Ar Condicionado Automotivo Por dentro dos sistemas de Ar Automotivo
Histórico .................................................................................................... 21
Perspectiva ................................................................................................. 24 Visão .......................................................................................................... 24 Efeito de filtragem ...................................................................................... 26 Boa visibilidade .......................................................................................... 28 Explicação do termo clima .................................... .................. ..................................... ...................................... ................... 29 O que é afinal o clima? ............................................................................... 29
Noções básicas de termodinâmica .................................... ................ ....................................... .......................... ....... 31 Calor .......................................................................................................... 31 Transferência de calor ................................................................................ 31 Temperatura............................................................................................... 31 Calor x Temperatura .................................................................................. 32 Unidade de medida de calor ....................................................................... 33 Calor especifico .......................................................................................... 34 Calor sensível ............................................................................................. 34 Calor latente .................................... .................. .................................... .................................... .................................... ....................... ..... 34 Umidade ..................................................................................................... 35 Umidade relativa do ar (U.R.) ...................................................................... 35 Umidade absoluta absolu ta.................................... .................. .................................... .................................... ................................. ............... 36
Histórico .................................................................................................... 21
Perspectiva ................................................................................................. 24 Visão .......................................................................................................... 24 Efeito de filtragem ...................................................................................... 26 Boa visibilidade .......................................................................................... 28 Explicação do termo clima .................................... .................. ..................................... ...................................... ................... 29 O que é afinal o clima? ............................................................................... 29
Noções básicas de termodinâmica .................................... ................ ....................................... .......................... ....... 31 Calor .......................................................................................................... 31 Transferência de calor ................................................................................ 31 Temperatura............................................................................................... 31 Calor x Temperatura .................................................................................. 32 Unidade de medida de calor ....................................................................... 33 Calor especifico .......................................................................................... 34 Calor sensível ............................................................................................. 34 Calor latente .................................... .................. .................................... .................................... .................................... ....................... ..... 34 Umidade ..................................................................................................... 35 Umidade relativa do ar (U.R.) ...................................................................... 35 Umidade absoluta absolu ta.................................... .................. .................................... .................................... ................................. ............... 36
Pressão ...................................................................................................... 37 Unidades de medidas de pressão ................................... ................ ..................................... ............................. ........... 37 Relação temperatura x Pressão - Lei de Charles.......................................... 38 Tipos de pressão ........................................................................................ 39 Instrumentos para medir pressão ............................................................... 40 Barômetro................................................................................ ........................... 40
Evacuação e desidratação ........................................................................... 42 Manovacuômetro ................................... ................. ................................... ................................... ................................... ................... 43 Vacuômetro ................................................................................................ 43 Vacuômetro tubo em U .................................... .................. .................................... .................................... ......................... ....... 44 Vacuômetro eletrônico ............................................................................... 44
Manômetro ................................... ................. .................................... .................................... .................................... .......................... ........ 46 Manômetros tipo Bourdon .......................................................................... 47 Manômetro eletrônico ................................................................................ 47 Conjunto de manômetros (Manifold) - Alta A lta e baixa pressão ........................ ................. ....... 48 Tabela de pressão x Temperatura de fluidos refrigerantes .......................... ................. ......... 49
Sistema com válvula de expansão exp ansão termostática .................................. ................. .......................... ......... 51 Ciclo básico com válvula de expansão ........................................................ 51 Descrição do ciclo de refrigeração com tubo orifício fixo ............................ ................. ........... 51
Fluxo do fluido refrigerante no circuito com tubo de orifício fixo (Caneta) .. 52
Distribuição de ar ....................................................................................... 53 Circulação do ar interno ............................................................................. 53 Sistema de aeração ..................................................................................... 55 Sistema climatizador com controle manual ................................................. 55 Distribuição de ar ....................................................................................... 56 Diagrama do fluxo do ar dentro do veículo ................................................. 56 Distribuição de ar para a parte traseira do veículo ...................................... 57
Condensador .............................................................................................. 59 Prevenção ................................................................................................... 59 Construção do condensador ....................................................................... 60 Problemas no condensador......................................................................... 60
Dispositivo de filtragem.............................................................................. 62 Filtro-secador funcionamento .................................................................... 62 Acumulador-secador .................................................................................. 63
Tubos de orifício ........................................................................................ 65 Tubo de orifício fixo calibrado (Caneta) ...................................................... 66 Válvula de expansão termostática ............................................................... 67 Válvula de expansão termostática com sensor interno (txv) ........................ 68
Evaporador do sistema frigorífico ............................................................... 70 Possíveis problemas no evaporador ............................................................ 71
Seleção de bombas de vácuo ...................................................................... 72 Esquemático de funcionamento do Gasballast ............................................ 74
Estrutura da matéria ................................................................................... 76 Matéria ..................................................................................................... .......... 76 Corpo .................................................................................................. ............... 76 Simples ....................................................................................... ........................ 76 Composto ........................................................................................................... 76 Molécula ............................................................................................................. 76 Átomo ................................................................................................................ 77
Estrutura do átomo..................................................................................... 77 Núcleo ................................................................................................................ 77 Eletrosfera ....................................................................................................... ... 77
Magnetismo ............................................................................................... 77
Construção interna ..................................................................................... 80 Construção interna de cada vaso ................................................................ 80 Medição de densidade do eletrólito com Densímetro .................................. 81 Reação química .......................................................................................... 82 Processo de carga....................................................................................... 83
Capacidade de baterias .............................................................................. 84
Tensão ....................................................................................................... 85 Corrente elétrica ......................................................................................... 86 Sentido da corrente .................................................................................... 86 Resistência elétrica ..................................................................................... 87 Resistência ................................................................................................. 88 A natureza do material................................................................................... ..... 88 O comprimento do material ...................................................................... .......... 88 A área do material .............................................................................................. 89 A temperatura do material .................................................................................. 89
Potência elétrica ......................................................................................... 90 Tipos de circuitos ....................................................................................... 92 Queda de tensão ........................................................................................ 93 Cálculo de resistência em circuitos ............................................................. 94
Ábaco para cálculo de corrente e cabos ...................................................... 97
Metrologia .................................................................................................. 98 Multímetro digital ....................................................................................... 98 Cuidados especiais com o multímetro ........................................................ 98 Chave seletora de funções e pontas de prova ............................................. 98
Leitura da informação no display do multímetro ......................................... 99 Recursos adicionais do multímetro ........................................................... 100 Cuidado com os fusíveis e valores máximos de medição .......................... 100 Medindo tensão contínua ......................................................................... 101 Medindo tensão alternada ........................................................................ 101 Medindo resistência elétrica ..................................................................... 102 Medindo corrente alternada ...................................................................... 102 Medindo corrente contínua ....................................................................... 103
Relé .......................................................................................................... 105 Funcionamento ................................................................................................. 105
Embreagem eletromagnética .................................................................... 108 Princípio de funcionamento............................................................................... 108
Compressor .............................................................................................. 108
Pressostatos do climatizador automotivo .................................................. 109 Pressostato de baixa pressão.................................................................... 110 Pressostato de alta pressão ...................................................................... 110 Pressostato de 2º velocidade ou ventilação auxiliar .................................. 111 Interruptor de pressão para unidade de injeção ........................................ 112 Vista geral dos componentes ............................................................................ 113
Esquema de ligações ................................................................................ 114
Termostato eletrônico .............................................................................. 116 Sistema de arrefecimento ......................................................................... 116 Dispositivo de segurança do circuito ................................................................. 116 Interruptor térmico ................................................... ........................................ 116 Interruptor térmico do compressor ................................................................... 117 Motor do ventilador do sistema de arrefecimento.............................................. 118
Compressores dos sistemas automotivos ................................................. 120 Ciclo real de compressão de vapor ........................................................... 120 O ciclo de compressão de vapor automotivo ............................................. 121 Compressores .......................................................................................... 121 Compressores fixos .................................................................................. 122 Compressor tipo Swash Plate .................................................................... 123 Compressor alternativo de deslocamento fixo .......................................... 123 Embreagem eletromagnética .................................................................... 124 Mecanismo de Compressão............................................................................... 125 Funcionamento ................................................................................................. 125 Tempo de sucção .......................................................................................... .... 126 Tempo de descarga........................................................................................... 126 Compressor variáveis V5 e V6 ........................................................................... 127
Atuação da válvula reguladora .................................................................. 129 Instalação de compressor novo................................................................. 131 Desmontagem do compressor alternativo de deslocamento variável (Vista explodida do conjunto)............................................................................. 132
Compressor rotativo ................................................................................. 132 Fases de compressão do compressor rotativo ................................................... 133 Ciclo de sucção e descarga do sistema rotativo ................................................. 134 Válvula de alívio de pressão .............................................................................. 135
Fluidos refrigerantes ................................................................................ 136 Propriedades ............................................................................................ 137 Aplicações dos fluidos refrigerantes ......................................................... 137 Não libere o refrigerante na atmosfera ..................................................... 139 Características do R-134a ........................................................................ 139
Uso do R141b para limpeza de equipamentos de refrigeração .................. 142 Propriedades gerais do R141b .................................................................. 142 Compatibilidade com materiais ................................................................ 143 Recomendações práticas .......................................................................... 143 Segurança ......................................................................................................... 143 Usando R141b .................................................................................................. 144 Procedimentos .................................................................................................. 145
Sistemas móveis ....................................................................................... 147
Termosfera ....................................................................................................... 149 Mesosfera ......................................................................................................... 149 Estratosfera .................................................................................................. .... 149
Troposfera ........................................................................................................ 150 Camada de ozônio ............................................................................................ 150
Qual a importância da camada de ozônio? ................................................ 151 Que efeito traz para nós, o aumento da radiação ultravioleta? .................. 152
Cuidados com a segurança ....................................................................... 154 Tubos rígidos e flexíveis ........................................................................... 155 Diagnósticos de vazamentos .................................................................... 155 Testando o sistema com vácuo ................................................................. 156 Pressurizando com nitrogênio .................................................................. 157 Testando vazamento com o detector eletrônico ........................................ 158 Testando vazamento com contraste ultravioleta ....................................... 159
Procedimentos para o recolhimento e carga do sistema ............................ 161 Utilização dos manômetros ...................................................................... 162 Aplicando vácuo e a carga de gás R134a .................................................. 163 Cilindro graduado .................................................................................... 164 Procedimentos para reoperação (Carga de fluido refrigerante) .................. 167
Gráfico do rendimento da temperatura no difusor para sistemas com termostatos .............................................................................................. 170 Gráfico do rendimento da temperatura interna para sistemas com termostatos .............................................................................................. 170
Gráfico do rendimento da temperatura no difusor para sistemas com termostatos .............................................................................................. 171 Gráfico do rendimento da temperatura interna para sistemas sem termostatos .............................................................................................. 171
Rastreamento com uso de manômetros .................................................... 173 Válvula de expansão permanece aberta ............................................................. 174 Válvula de expansão permanece fechada........................................................... 175 Restrição no lado de alta do sistema ................................................................. 176 Umidade no sistema ......................................................................................... 177 Falha do condensador ou sobrecarga de fluído refrigerante ............................... 178 Presença de gases não condensáveis................................................................. 179 Falha do compressor......................................................................................... 180 Falha da válvula de controle do compressor (válvula torre) ................................ 181
Por que razão climatizar um veículo? ........................................................ 185 Funcionamento do termostato humano .................................................... 186 As capacidades do corpo humano ............................................................ 187
Informações sobre dados seriais ............................................................... 190 Operação automática ................................................................................ 191 Ajustes recomendados ............................................................................. 192
Controle de temperatura do evaporador ................................................... 192 Diagrama básico do sistema ..................................................................... 193 Controle do ventilador interno .................................................................. 193 Modo automático ..................................................................................... 193 Controle de distribuição de ar .................................................................. 194 Modo automático ..................................................................................... 195 Controle de entrada de ar ......................................................................... 195 Controle de temperatura da ventilação ..................................................... 197 Modo manual ........................................................................................... 197 Modo automático ..................................................................................... 197 Rotinas de partida a frio ECC .................................................................... 199 Operação automática ................................................................................ 200
Compressor com válvula reguladora de vazão (Válvula torre) N280 .......... 202 Função.................................................................................................. ............ 203 Funcionamento ................................................................................................. 204 Compressor em posição de mínima compressão ............................................... 204 Compressor em posição de máxima compressão (Refrigeração) ........................ 205 Proteção de sobrecarga compressor em funcionamento .................................... 206 Compressor bloqueado ..................................................................................... 206
Dispositivo de segurança do circuito ........................................................ 208 Sistemas velocidade dupla e 12V .............................................................. 210 Ventiladores de arrefecimento ................... ....................................................... 210
Operação dos ventiladores: 1° estágio: os dois ventiladores acionados em velocidade baixa ............................................................................................... 212 2° estágio: os dois ventiladores acionados em velocidade alta ........................... 213
Sistema de arrefecimento com sinal PWM ................................................. 215
Sensores e atuadores do condicionador de ar eletrônico ........................... 217 Funcionamento do sistema ....................................................................... 220
Sensor de temperatura externa ................................................................. 221 Sensor de temperatura interna ................................................................. 222 Sensor de temperatura do ar de saída para os pés .................................... 222 Sensor de radiação solar ........................................................................... 223
Sensor da temperatura do ar de entrada ................................................... 226
Sistema com sinal pwm e sistema com sinal linear.................................... 227 Funcionamento com sistema PWM ............................................................ 228 Funcionamento em pressões reduzidas .................................................... 228 Sistema com linear ................................................................................... 230
Atuadores do condicionador de ar eletrônico ............................................ 233 Atuadores à vácuo .................................................................................... 233 Atuadores elétricos................................................................................... 234
Funcionamento ................................................................................................. 237
Seqüência do motor passo para 360º ........................................................ 238 Operação de um motor de passo .............................................................. 239
O servo-motor ......................................................................................... 240 Funcionamento ................................................................................................. 240
Servo-motor de posicionamento das portinholas com potenciômetros ..... 241 Servo motor da portinhola da ventilação forçada e do recírculo ................ 242
Resistores de velocidade do ventilador com sinal pwm e válvula de corte do núcleo aquecedor a/c eletrônico. .............................................................. 244 Testando o resistor .................................................................................. 244 Resistor do motor do ventilador ............................................................... 245 Válvula de água quente ............................................................................ 246
Localização interna dos componentes do sistema ..................................... 248 Interruptor de pré seleção de temperatura ................................................ 250 Interruptores de controle de velocidade do ventilador (Baixa/alta) ............ 251 Interruptor de seleção da distribuição de ar .............................................. 252 Botões do comando eletrônico .................................................................. 252 Interruptor de controle da recirculação de ar ............................................ 253 Interruptor eco ......................................................................................... 254 Motores de passo ..................................................................................... 254 Motor de Passo para Controle de Ventilação (M74) ............................................ 254
Motor de Passo para Controle de Fluxo para a Área dos Pés (M75) .................... 254 Motor de Passo para Controle do Desembaçador (M76) ..................................... 255 Motor de Passo para Controle de Mistura de Ar (M77) ....................................... 255
Dados técnicos dos motores de passo ...................................................... 256
Módulo do condicionador de ar e unidade hvac ........................................ 257 Sensores ................................................................................................... 258 Sensor de intensidade solar ...................................................................... ........ 258 Sensor de temperatura externa ......................................................................... 259 Sensor de temperatura do habitáculo ................................................................ 259 Sensor de temperatura do ar interno – rosto ..................................................... 260 Sensor de temperatura do ar interno – Pés ........................................................ 260
Atuadores................................................................................................. 261 Servo-motor de controle de distribuição de ar ........................ .......................... 261 Servo-motor de controle de temperatura .......................................................... 262 Servo-motor da recirculação ............................................................................. 263 Resistores do motor do ventilador..................................................................... 263 Válvula de água quente ..................................................................................... 264 Filtro de ar .............................................................................. .......................... 264
Localização dos Sensores ......................................................................... 266 Sensor de temperatura interna no veículo ................................................. 266 Sensor de temperatura no evaporador ...................................................... 267 Módulo de controle do condicionador de ar eletrônico ............................. 268
Unidade HVAC .......................................................................................... 270 Motor de mistura de ar ............................................................................. 271 Circuito de vácuo, linhas de vácuo e conjunto dos solenóides ................... 272 Circuito de vácuo do Ômega ..................................................................... 275 Válvula de água ........................................................................................ 275 Tubo de aspiração e venturi ..................................................................... 276 Resistor do motor do ventilador ............................................................... 277
Sistema Climatic ....................................................................................... 279 Esquema elétrico do comando eletrônico do climatizador ......................... 281 Unidade HVAC .......................................................................................... 282
Caixa de ar do sistema Climatronic........................................................... 283 Sistema de ventilação e aquecimento ........................................................ 284
Particularidades dos climatizadores Passat e Golf ..................................... 286 Sistema de aeração e climatização ............................................................ 287 Ventilação forçada e aquecimento ..................................................................... 287 Caixa de ar ....................................................................................................... 288
Painel de comando eletrônico do Climatronic ........................................... 289 Climatizador convencional ........................................................................ 289 Climatronic............................................................................................... 289 Circuito de refrigeração ............................................................................ 290
Unidade de comando Climatronic ............................................................. 291 Funcionamento ................................................................................................. 291 Funções de controle e comando ........................................................................ 292 Velocidade do ventilador................................................................................... 294 Desligando o sistema ........................................................................................ 294 Função desembaçador ...................................................................................... 295 Função de recirculação...................................................................................... 295
Funcionamento básico do sistema de condicionador de ar ........................ 297 Funcionamento ................................................................................................. 297 Causas possíveis ............................................................................................... 298
Compressor .............................................................................................. 299 Estratégia de diagnóstico sintoma, falha e causa ...................................... 299 Válvula de controle – “Válvula torre” ......................................................... 300 Como testar ................................................................................................. ..... 301
O que é 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 é reciclagem? ................................................................................. 304 Por que reciclar o fluido refrigerante? ....................................................... 304 Quando devemos efetuar uma reciclagem? ............................................... 305
Noções de diagnóstico ............................................................................. 311 O que é sistema, sintoma, falha e causa? .......................................................... 311
Qual é a definição de sistemas? ................................................................ 312 Sintoma .......................................................................................................... .. 312 Falha ou defeito ................................................................................................ 313 Causa .................................................................. ............................................. 313
Estratégia ................................................................................................. 313
Conectores A e B da unidade de comendo da injeção eletrônica ECM ........ 315 Esquemas elétricos ................................................................................... 316
Tipos de lubrificantes ............................................................................... 321 Lubrificantes liquidos ............................................................................... 322 Óleos minerais .................................................................................................. 322 Óleos graxos .................................................................................................... 322 Óleos compostos .............................................................................................. 323 Óleos sintéticos ................................................................................................ 323
Lubrificantes pastosos .............................................................................. 323 Graxas .............................................................................................................. 323 Componentes das graxas lubrificantes .............................................................. 325
Composição lubrificantes ......................................................................... 329
Características físicas dos lubrificantes ..................................................... 329 Densidade (Specific, gravity) ......................................................................... .... 329 Ponto de fulgor ................................................................................................. 329 Ponto de combustão .................................................................................... ..... 330 Ponto de fluidez................................................................................................ 330 Viscosidade ........................................................ .............................................. 330 Índice de viscosidade ........................................................................................ 330 Cor ................................................................................................................... 330
Propriedades físicas mais importantes na discussão da qualidade de uma graxa ....................................................................................................... 331 Consistência ..................................................................................................... 331 Ponto de gota ................................................................................................... 332
Há mais de cem anos foi feita a apresentação a um público assombrado do primeiro automóvel funcional. Tratava-se de uma façanha tecnológica da qual, ainda hoje, emana um indiscutível fascínio. O automóvel tornou-se um componente óbvio e imprescindível no dia a dia, em todo o mundo.
Independentemente de se tratar de uma ida para o trabalho, de um transporte comercial ou da ocupação dos tempos livres a segurança e o conforto são hoje requisitos perfeitamente óbvios a um automóvel moderno. A instalação do condicionador de ar no carro atende a ambos os aspectos, contribuindo, assim, para a segurança ativa do veículo. A capacidade de reação e o comportamento geral na condução são decisivamente influenciados por diversos fatores climatéricos. A umidade e a temperatura atmosférica, o vento e a irradiação térmica são determinados para o bem-estar dos ocupantes. Se no interior do carro o clima for otimizado, será proporcionada uma sensação de conforto, propiciando uma condução descontraída e
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segura. Se o equilíbrio térmico for perturbado com caráter duradouro, a própria saúde poderá ressentir-se. Os médicos e os especialistas de trânsito alertam, por isso, em especial os grupos de risco, por exemplo, pessoas com problemas cardíacos, no sentido de evitarem viajar em automóveis com uma temperatura excessiva. Em condições extremas, as janelas e os tejadilhos abertos parecem prometer um alívio subjetivo, mas são, no entanto, inadequados como reguladores eficazes do clima. Isto deve-se, entre outras coisas, ao fato de ficar desimpedida a entrada no veículo de gases de escape, ruídos, correntes de ar, onde acabam por constituir um novo e inevitável inconveniente. Uma climatização otimizada não é realizável sem investimento técnico. Recentes estudos de mercado atestam que, depois de ter usufruído das vantagens do condicionador de ar no seu veículo, a clara maioria de automobilistas não está disposta a voltar a prescindir deste equipamento. As principais objeções críticas recaem sobre o acréscimo de preço relativamente elevado e a sua disponibilização exclusiva nos veículos da gama média e superior. Para a GM isso constitui um pretexto suficiente para passar à ofensiva: as instalações de condicionadores de ar passarão, no futuro, a ter um nível de preços idênticos ao de outros importantes equipamentos adicionais e poder ser montados em todos os modelos de série. Deixa de haver, assim, obstáculos a uma maior penetração do condicionador de ar nos veículos. HISTÓRICO
Na verdade, deveríamos ficar eternamente gratos a Carl Von Linde como pai da técnica do frio. Em finais do século XIX, este professor de Munique, conseguiu em experiências por ele realizadas, liquefazer o ar na sua “máquina de frio”. Esta “máquina” viria a conduzir-nos não só ao frigorífico
e
a
criação
de
uma
temperatura
agradável
nos
compartimentos, como também a tecnologia do condicionador de ar nos automóveis ficaria a dever.
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A idéia de reduzir num veículo, o calor abrasador, por uma brisa fresca não é nova. Já em 1927 algumas construções pioneiras apontavam nesse sentido.
Veículo
Alguns espíritos engenhosos, do país das possibilidades sem fim, enchiam com barras de gelo recipientes térmicos, colocados nas plataformas de carga das suas pick-up’s. Um ventilador assegurava a passagem do ar refrigerado para o habitáculo. Estava inventado o primeiro “sistema de condicionador de ar”. Construtores americanos, como por exemplo, a Packard, pegaram na idéia e equiparam, em 1940, os primeiros 1000 veículos de série com condicionador de ar. As enormes caixas térmicas foram transformadas em pequenos recipientes de gelo para o habitáculo. Mas também a este sistema de condicionamento não estaria reservado um grande êxito econômico. Na seqüência da Segunda Guerra Mundial, a idéia da Climatização no automóvel foi temporariamente posta a parte. Só em meados do ano 50 o desenvolvimento tecnológico tinha avançado a ponto de permitir a introdução do condicionador de ar na fabricação de carros de série.
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O condicionador de ar viria a impor-se definitivamente nos Estados Unidos por volta de 1965, quando as próprias instituições oficiais começaram a equipar os seus veículos de turismo com condicionadores de ar. Estados como a Flórida passaram a proporcionar, por exemplo, às suas forças de segurança, um clima fresco nas intervenções mais quentes. Não tardou até que, de um artigo de luxo, se transformasse num imprescindível por menor de equipamento especialmente nos Estados mais soalheiros. O sistema típico dos veículos do início dos anos 70 era chamado de “cool-packs”, em que pela primeira vez foram reunidos numa mesma unidade o aquecimento, a ventilação e a refrigeração. Porém só era, possível 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 habitáculo.
Cool-Pack
Hoje os sistemas de condicionador de ar estão totalmente integrados ao sistema de aquecimento e ventilação. No âmbito dos veículos de turismo impuseram-se como standard a tecnologia de refrigeração com compressor.
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PERSPECTIVA
Não se antevê, nos próximos anos, nenhuma alternativa ao sistema de refrigeração com compressor. As carrocerias dos automóveis dispõem hoje da construção mais aerodinâmica possível, com o fim de economizar combustível. As grandes superfícies vidradas, necessárias a uma boa panorâmica a toda a volta tornam cada vez mais necessária uma climatização do interior.
VISÃO
É também pensável como visão futura uma utilização polivalente do condicionador de ar, o qual poderia assumir também as tarefas de um aquecimento rápido, efetuando-se a comutação do circuito do produto refrigerante através de uma válvula especial. Isto seria tecnicamente viável, sendo já hoje posto em prática no âmbito do transporte de frio, para descongelar o evaporador. Passaria a haver, assim, pouco tempo após o arranque, ar quente disponível para desembaçar e fundir o gelo dos vidros do veículo. A condução perigosa “às cegas”, com uma reduzidíssima visibilidade dos vidros passaria a pertencer ao passado. A falta de escoamento do tráfego e os engarrafamentos tornam a condução num pesadelo, particularmente se, ainda por cima, o sol estiver quente.
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Oásis climático
Felizardos os que, nestas situações podem recorrer ao conforto de um ar condicionado refrescante. Em muitos dias de verão o habitáculo de um veículo parado atinge facilmente temperaturas na ordem dos 40 ºC. Na zona da cabeça são até possíveis temperaturas de 50ºC ou mais. A conseqüência lógica é uma forte transpiração. Não serão também de excluir problemas de saúde em certos casos pontuais. O "termostato" humano tem dificuldade em regular o equilíbrio entre entrada e saída do calor.
Temperatura ideal
O condicionador de ar dos automóveis constitui o único meio eficaz para evitar o acúmulo de calor dentro do veículo, mesmo em condições
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extremas. A temperatura otimizada no interior do habitáculo situa-se entre 23ºC e 27ºC. Para um sistema de condicionador de ar, isso não representa nenhum problema, mesmo no pico do verão. 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 tépido proporciona uma sensação envol-vente um prazer que nem sempre é inofensivo.
Os filtros anti-pólen servem para evitar a entrada de partículas de pólen, folhas de árvores, poeira, que provocam uma má qualidade no ar da cabine. Alguns filtros possuem carvão ativado melhorando a qualidade do ar. Evitam também o acúmulo de resíduos no evaporador, evitando assim a obstrução 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 obstruções por depósitos de poeira, folhas não devem ser limpos com ar comprimido, nunca lave-o com água. Em hipótese alguma deixe o sistema sem este filtro, pois ocorrerá um acúmulo de depósitos no evaporador, obstruindo a passagem do ar pelas aletas, ocorrendo queda no rendimento de refrigeração no interior da cabine.
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Nesta época do ano o habitáculo é necessariamente invadido, já não apenas pelas habituais substâncias poluentes, mas também pelo pólen das flores. Isto constitui um sério problema, cada vez mais numeroso grupo de alérgicos e asmáticos entre a população. Olhos lacrimejantes, mucosas irritadas e até falta de ar são dos mais freqüentes sintomas. Mas, mesmo entre os que não são por eles afetados há outro tipo de estímulo não específicos como sejam as correntes de ar frias, pó, gases de escape e fumo de tabaco -que perturbam a capacidade de concentração. Também aqui o condicionador de ar pode prestar eficientes serviços. Adicionalmente ao filtro de ar fresco (1), uma grande parte das matérias em suspensão no ar, nocivas e incomodativas, é retida na superfície úmida do evaporador (2) a passagem do ar fresco, O resultado é uma atmosfera limpa e sem cheiro dentro do habitáculo.
Ventilação
1) Ar exterior 2) Ar previamente limpo 3) Ar interior limpo
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BOA VISIBILIDADE
No outono e no inverno são freqüentes as situações de condução "às cegas" no trânsito.
Má visibilidade
Aparentemente sem grande importância, o efeito causa, contudo, grandes dissabores: embaçando os vidros dentro do carro, prejudicando a visibilidade por completo. A razão reside nas baixas temperaturas exteriores, com elevada umidade atmosférica, associada ao ar inalado pelos ocupantes. O ar quente e úmido do habitáculo precipita-se sobre os vidros frios dos veículos ou condensa-se. Menos conhecido será o fato de os sistemas de condicionador de ar dos veículos regularem o teor de umidade dentro do habitáculo. A umidade excessiva condensa no evaporador mantendo-se a umidade relativa num valor entre 25% a 35%. O ar do habitáculo deste modo desumidificado tem a capacidade de absorver umidade no interior do veículo, sem condensação.
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Boa visibilidade
Mesmo em condições vantajosas, como um carro lotado com passageiros molhados pela chuva -os vidros apresentar-se-ão desembaçados, ao fim de pouco tempo. Fica, assim, sempre assegurada uma perfeita visibilidade a toda à volta. EXPLICAÇÃO DO TERMO "CLIMA"
Toda a tecnologia é, sem dúvida, uma ciência em si. Os condicionadores de ar dos automóveis não constituem, neste contexto, nenhuma exceção. Para a maioria dos usuários a pretensão principal consistirá no seu bom funcionamento e satisfatório desempenho. Poucos saberão que uma grande parte da física que aprenderam na escola encontra aplicação no condicionador de ar. Não queremos, com isso, deixar de fazer uma breve incursão nas bases da tecnologia da climatização. O QUE É AFINAL O "CLIMA”?
Numa explicação simplista, "clima" não é mais do que o envolvimento térmico do homem. Entre os fatores principais contam-se aqui a temperatura do ar, a velocidade da corrente do ar, a radiação térmica incidente e o teor da umidade atmosférica. A função do condicionador de ar é a de criar as bases higiênicas e fisiológicas para uma atmosfera
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pura, temperada e tanto quanto possível desumidificada. Proporcionase, deste modo, aos ocupantes uma sensação de conforto que permite uma condução segura e descontraída. 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 é fundamental conhecer os princípios elementares da termodinâmica.
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NOÇÕES BÁSICAS DE TERMODINÂMICA
Para entendermos melhor o que acontece em um circuito de refrigeração precisamos considerar alguns fenômenos físicos que estão relacionados diretamente aos sistemas frigoríficos. CALOR
É energia térmica em movimento ou transporte do corpo de maior temperatura para um de menor temperatura A intensidade dessa energia nos transmite as sensações de quente ou frio, em relação a temperatura do corpo humano. TRANSFERÊNCIA DE CALOR
O calor sempre flui do local que possui temperatura mais alta, para o de temperatura mais baixa, de três formas: Condução, Irradiação e Convecção.
Condução: Acontece normalmente nos sólidos.
Convecção: acontece normalmente nos fluidos.
Irradiação: Acontece normalmente com os raios.
TEMPERATURA
É a medida de agitação térmica das moléculas de um corpo. A intensidade de calor que sentimos pode ser mediada com auxílio de um
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termômetro, que pode se apresentar na parte automotiva em duas escalas de medidas distintas: Celsius (ºC ) e Fahrenheit (ºF ).
CALOR X TEMPERATURA
Podemos dizer que a temperatura de um corpo varia conforme a concentração de calor que possui. Por exemplo: Uma xícara de café contém pequena quantidade de calor, mesmo sabendo-se que sua temperatura é de 60 °C. E também podemos dizer que uma piscina tem grande quantidade de calor, mesmo sabendo-se que a á gua est á a uma temperatura de 20 °C. Concluímos então que apesar da pequena quantidade de calor existente na xícara, o café tem uma temperatura mais elevada do que a água 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 é o BTU (British thermal unit). Essa unidade térmica inglesa representa a quantidade de calor necessária para aquecer um grau Fahrenheit (1ºF), a quantidade equivalente a uma libra (454 g) de água.
Existe porém, uma tendência mundial em se utilizar o sistema métrico para medir a intensidade de calor. Por esse sistema, a unidade de medida do calor é a "Quilocaloria (Kcal)" que representa o calor necessário para elevar em um grau Centígrado ( 1ºC ) a temperatura de 1 Kg de água.
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CALOR ESPECIFICO
É representado pela quantidade de calor necessário para mudar a temperatura de um objeto em grau (1°C). As unidades de calor específico são:
CALOR SENSÍVEL
É a quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo, capaz de provocar, neste corpo, uma variação de temperatura. CALOR LATENTE
É aquele que provoca mudança de fase sem que haja variação de temperatura.
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Relação entre calor sensível e calor latente através da água
UMIDADE
Quando colocamos água e gelo dentro de um copo, podemos notar que surgem gotas de água sobre a superfície externa do copo. Essas gotas de água vem do ar ao redor do copo, portanto é resultado do vapor de água que estava contido no ar. Essa umidade do ar pode ser representada de duas formas diferentes:
UMIDADE RELATIVA DO AR (U.R.)
É a quantidade de água contida no ar, em relação a quantidade de água que o ar pode conter, a uma determinada temperatura. A capacidade de retenção de água do ar frio é menor do que a do ar quente. O ar com
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10°C suporta uma quantidade de água menor do que o ar com uma temperatura de 30°C, para um mesmo volume de ar. A U.R. é obtida através da divisão entre a quantidade real de água pela quantidade máxima de água contida do ar.
UMIDADE ABSOLUTA
Representa a quantidade de água no ar, comparada com ar seco.
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O fato é que ignoramos a pressão no qual vivemos, e por isso temos tanta dificuldade de entendê-la, a terra está envolvida por uma camada gasosa denominada atmosfera. A atmosfera exerce sobre a terra uma pressão conhecida como pressão atmosférica. O primeiro a medi-la foi o físico Italiano Evangelista Torricelli, a partir de uma experiência realizada ao nível do mar, como verão com mais detalhes nesta matéria. PRESSÃO
Pressão é a força exercida sobre uma determinada área. Pressão atmosférica é o resultado do peso da coluna de ar sobre um determinado ponto. Ao nível do mar, isso representa 1, 033 Kgf./cm2 ou 14,7 PSI.
UNIDADES DE MEDIDAS DE PRESSÃO
Dependendo do sistema de unidade de medida adotado, a pressão de um fluído pode ser expressa em kgf./cm2, bar, Kpa e lb./pol2, na linha automotiva.
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RELAÇÃO TEMPERATURA X PRESSÃO - LEI DE CHARLES
Isso quer dizer que, se elevarmos a temperatura de um fluido no interior de um recipiente, sua pressão também se elevará. O inverso também é verdadeiro, ou seja: “Se aumentarmos a pressão de um fluido, sua temperatura também aumentar á”. A água sob pressão atmosférica normal (nível do mar) ferve a 100 °C (A temperatura de ebulição da água depende da pressão exercida). Se a pressão exercida sobre à água aumentar em 0,09 kgf./cm2, a água não ferver á até que a temperatura atinja 118 °C. A água sob pressão menor que a atmosférica começa a ferver em temperaturas inferiores a 100 °C. Logo: Quando a pressão é alta, o ponto de ebulição do líquido também se torna alto. Quando a pressão é baixa, o líquido começa 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 ebulição da água diminui em 1°C. Exemplo: •
Em São Paulo a altitude é 800 metros a água ferve a 98 °C.
•
Em Campos de Jordão a 1.600 metros a água ferve a 96 °C.
•
Em La Paz (Bolívia) a 4.000 metros a água ferve a 90 °C.
Por essa razão, surgiu a panela de pressão. Com ela podemos elevar o ponto da ebulição e conseqüentemente a sua temperatura. TIPOS DE PRESSÃO
Além da pressão atmosférica, existem mais 03 tipos de pressão: •
Manométrica;
•
Negativa ou vácuo;
•
Absoluta.
Pressão manométrica é a pressão medida no manômetro. Pressão negativa ou vácuo é a ausência relativa de matéria em um espaço. Pressão absoluta é a soma da pressão atmosférica mais a pressão manométrica.
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR PRESSÃO
Para verificar as condições de funcionamento dos aparelhos de refrigeração, além do termômetro, que serve para medir temperatura, existem os instrumentos de medição de pressão, como o barômetro, o manômetro, o manovacuômetro e o vacuômetro. BARÔMETRO
É um instrumento que serve para medir a pressão atmosférica. Foi o físico Torricelli que o inventou e foi o primeiro a conseguir medir a pressão atmosférica, para isso tomou um tubo de vidro com cerca de 100 cm de comprimento e fechado, numa extremidade. Encheu-o completamente de mercúrio e, tapando com o polegar a extremidade do tubo, mergulhou-o num recipiente também cheio de mercúrio.
Torricelli verificou que a coluna líquida desceu no tubo, estacionando á altura de 76cm acima do nível do mercúrio do recipiente. Dessa experiência, o físico italiano concluiu que o peso da coluna de mercúrio equilibrava a pressão atmosférica exercida sob a superfície livre do mercúrio contido no recipiente.
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Quando a pressão sobre a superfície do mercúrio diminui, o seu nível dentro do tubo também diminui. Se removermos todo o ar que atua sobre a superfície do mercúrio, o seu nível, dentro do tubo se igualaria ao nível do recipiente. Se aumentarmos a pressão sobre a superfície de mercúrio, este subirá pelo tubo e, ao atingir 760 mm de altura, termos 14,7 PSI ou 1 Kgf./cm2 de pressão. Para as pressões negativa (menores que a atmosférica) ou simplesmente depressões, utiliza-se as escalas em mm/Hg e pol./Hg.
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Vácuo é o termo que designa ausência de matéria em um espaço. A ciência admite que ainda não é possível produzir vácuo perfeito. Portanto, vácuo em um espaço fechado – por exemplo, no interior de um sistema de refrigeração – significa que esse espaço tem gases a uma pressão bastante inferior à pressão atmosférica. Como já vimos nas edições passadas, a pressão atmosférica, ao nível 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 espaço fechado cuja pressão seja bastante inferior a 1,033kgf/cm 2 ou 760 mm Hg será considerado vácuo. Para sistemas de refrigeração, onde normalmente a pressão de vácuo deve ter valor muito inferior a 1mmHg, adota-se unidade militorr (mmTorr), equivalente a 0,001mmHg ou 10 3 Torr. Esse valor não pode ser medido com manômetros comuns. Nas pressões com valores abaixo de 1 Torr usam-se medidores eletrônicos de vácuo, que indicam pressões abaixo de 50 mm torr. Executar EVACUAÇÃO E DESIDRATAÇÃO
A evacuação é o ato de se produzir vácuo, com a eliminação dos vapores incondensáveis do interior do sistema de refrigeração. Desidratação é o ato de desidratar, ou seja, eliminar a umidade do interior do sistema de refrigeração. A tarefa de evacuação e desidratação é uma das mais importantes que o mecânico de refrigeração precisa executar para recuperar uma unidade refrigeradora. Está comprovado pela experiência que a unidade refrigeradora não funciona normalmente se contiver teores de umidade ou de gases incondensáveis. A umidade causa entupimento no circuito de refrigeração devido ao “congelamento” na saída do dispositivo de expansão. Os gases incondensáveis promovem aumento de pressão no
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condensador, dificultando a condensação do refrigerante. O oxigênio, principalmente, pode oxidar o óleo nos locais onde a temperatura é mais alta. É, portanto, necessário que se faça simultaneamente a evacuação e desidratação do sistema de refrigeração, antes de efetuar a carga de fluido refrigerante. A evacuação e a desidratação são feitas por meio de bombas de vácuo seguindo sempre a orientação do fabricante ao nível de “vácuo” adequado. MANOVACUÔMETRO
O manovacuômetro tipo Bourbon mede pressão positiva ou negativa. Vale lembrar que qualquer pressão superior a 1 atm é chamada pressão manométrica, e só pode ser lida com manômetro. O manovacuômetro pode medir com relativa precisão pressões negativas e positivas.
VACUÔMETRO
O vacuômetro é o instrumento próprio para medir pressões mais baixas que a pressão atmosférica e sempre funciona em conexão com uma bomba de vácuo ou um compressor. Existem dois tipos de vacuômetro: Tubo em U e o eletrônico.
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VACUÔMETRO TUBO EM U
O vacuômetro tubo em U, às vezes chamado também "manômetro tipo U", consegue medir com precisão até 759,5 mm/Hg de vácuo. É construído com um tubo de vidro em forma de U, onde é colocado mercúrio que sobe ou abaixa de nível de acordo com a pressão criada pela bomba de vácuo ou pelo compressor. É largamente usado nas instalações fixas em laboratórios e oficinas. Por ser frágil e pouco prático para transporte, não é recomendado para uso geral em refrigeração.
VACUÔMETRO ELETRÔNICO
O vacuômetro eletrônico é empregado para medir com precisão pressões negativas, atingindo praticamente o vácuo absoluto, ou seja entre 759 mm e 760 mm/Hg. Este tipo de vacuômetro é utilizado pelo mecânico de refrigeração e climatização porque tem uma precisão de leitura para pressão abaixo de 0,5mm Hg ou seja 500 m Hg e de fácil transporte, hoje já existe vacuômetro eletrônico no formato e tamanho do manovacuômetro convencional, indicação e através de acendimento
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de um leds que acende onde tem graduação indicando o m vácuo atingido.
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MANÔMETRO
É um instrumento que serve para medir a pressão interna de líquidos e gases em recipientes fechados, como é o caso dos circuitos de refrigeração e climatização. Através dele é possível saber o que está acontecendo dentro do sistema de refrigeração. Como verá também, com o auxílio de uma tabela, é possível converter a pressão lida no manômetro em temperaturas e, assim, saber a temperatura do fluido refrigerante. Os manômetros utilizados na refrigeração são do tipo bourdon e o eletrônico.
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MANÔMETROS TIPO BOURDON
É o tipo de manômetro mais comum. É constituído de um tubo metálico de formato achatado e curvado em forma de “língua-de-sogra”. Este tubo tende a esticar quando a pressão aumenta. Qualquer alteração na curvatura do tubo é registrada na escala através de um ponteiro. É empregado para medir pressões acima da pressão atmosférica ou pressão manométrica negativa (depressão).
MANÔMETRO ELETRÔNICO
O manômetro eletrônico digital registra em um visor a pressão positiva ou negativa. Por se tratar de um instrumento prático e preciso, a tendência é o seu uso ampliar-se cada vez mais na linha automotiva.
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CONJUNTO DE MANÔMETROS (MANIFOLD) - ALTA E BAIXA PRESSÃO
As unidades de pressão utilizadas são: •
psi (libra por polegada quadrada)
•
Psig (libra por polegada quadrada manométrica)
•
kgf./cm 2 (kilograma força por centímetro quadrado)
•
Bar
•
KPa (kilo Pascal)
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TABELA DE PRESSÃO X TEMPERATURA DE FLUIDOS REFRIGERANTES
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O compressor succiona o fluido refrigerante no estado gasoso do evaporador (vapor superaquecido) e descarrega em alta pressão para o condensador. Ao entrar no condensador, o fluido refrigerante transforma-se do estado gasoso para o estado líquido, devido ao fluxo de ar frontal e dos eletroventiladores que auxiliam na dissipação do calor absorvido pelo fluido refrigerante, o qual ao sair pelo condensador (líquido subresfriado e ainda em alta pressão), se armazena no filtro, mantendo uma reserva líquida, onde serão absorvidas impurezas e umidade, provenientes do desgaste de componentes e exposição do sistema “em aberto”. Seguindo ainda o circuito, o fluido refrigerante sai do filtro para a válvula de expansão, onde será “pulverizado” em estado líquido e em baixa pressão no evaporador. Através do fluxo de ar insuflado no evaporador, pelo ventilador da caixa distribuidora de ar, o fluido refrigerante absorve o calor do habitáculo do veículo, transformando-se do estado líquido para gasoso, passando pelo retorno da válvula de expansão e seguindo para a linha de sucção do compressor, iniciando novamente o ciclo.
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SISTEMA COM VÁLVULA DE EXPANSÃO TERMOSTÁTICA
Válvula de expansão, tem por função receber o fluido refrigerante liquefeito e subresfriado em alta pressão, e controlar a sua vazão de acordo com a carga térmica circulante no evaporador, e fazer com que o fluido ao passar pela válvula provoque um flash-gás para abaixar a temperatura do fluido liquefeito, proporcional a pressão do evaporador. Obs: flash-gás é evaporação instantânea de uma parcela de líquido que evapora e remove o calor do restante do fluido líquido que entra no evaporador. CICLO BÁSICO COM VÁLVULA DE EXPANSÃO
DESCRIÇÃO DO CICLO DE REFRIGERAÇÃO COM TUBO ORIFÍCIO FIXO
O sistema com tubo orifício fixo, como já o próprio nome diz, pulveriza o fluido refrigerante sempre na mesma quantidade, como não há controle de entrada de fluido no evaporador, é necessário mudar a
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posição do filtro para a linha de sucção, modificando também sua estrutura, passando a ser de maior capacidade, a fim de reter o fluido que está no estado líquido na linha de sucção, 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 ORIFÍCIO FIXO (CANETA)
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DISTRIBUIÇÃO DE AR
Um dos problemas mais sérios enfrentados na obtenção de conforto térmico em veículos automotivos é a distribuição de ar. As maiores dificuldades estão relacionadas com: •
O pequeno espaço interior do veículo, agravado pela presença dos bancos, o teto baixo e mais a presença de ocupantes;
•
Necessidade de retirada de fluxos de calor diferenciados em função da variação da incidência solar com o trajeto;
•
Diferentes temperaturas de pele para o conforto das diversas partes do corpo, submetidas a diversas condições térmicas dentro do veículo.
Todas estas restrições levam a uma distribuição do ar localizado, mas que tem que atender a uma circulação geral sobre os ocupantes com um determinado nível de velocidades e temperaturas. Em veículos de passeio, por exemplo, normalmente a distribuição de é provida por um sistema de distribuição frontal. CIRCULAÇÃO DO AR INTERNO
A circulação de ar interno (soprador) é feita por um eletroventilador (tipo centrífugo) que está montado dentro da caixa de ar de ventilação.
Ventilador
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Os controles estão localizados no painel de instrumentos. O controle de seleção de aquecimento pode ser: •
Horizontal
•
Vertical
•
Circular
Sendo que o controle de ventilação é feito por um botão em 3 ou 4 velocidades. O controle de refrigeração é ilustrado com um cristal de gelo ou a escrita “A/C”. Veículos equipados com condicionador de ar possuem um núcleo denominado evaporador e um núcleo denominado (radiador) de ar quente com defletores. Usaremos o veículo Corsa como exemplo do sistema de controle de temperatura, ventilação e distribuição de ar.
Fluxo de ar
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SISTEMA DE AERAÇÃO
O sistema é composto pelos componentes abaixo:
SISTEMA CLIMATIZADOR COM CONTROLE MANUAL
O sistema é composto pelos componentes abaixo:
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DISTRIBUIÇÃO DE AR
O ar é insuflado através de dutos para os difusores do painel de instrumentos, permitindo uma distribuição de ar uniforme e direcionada conforme desejado. O ar pode ser resfriado, aquecido ou mesclado conforme o desejo do usuário através do movimento dos defletores que estão localizados na parte interna da caixa de ar. Estes defletores podem ser acionados através de: •
Vácuo
•
Cabo (tipo Bourdon)
•
Motor elétrico
•
Motor de passo (eletrônico)
DIAGRAMA DO FLUXO DO AR DENTRO DO VEÍCULO
Distribuição de ar
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1) Entrada de ar externo através da caixa de ventilação 2) Saída de ar para desembaçamento do pára-brisa 3) Saída de ar para desembaçamento dos vidros laterais 4) Difusores centrais e laterais 5) Difusores para a região dos pés DISTRIBUIÇÃO DE AR PARA A PA RTE TRASEIRA DO VEÍCULO
O sistema de distribuição de ar dos veículos Zafira e Novo Omega foi projetado para que o ar, seja enviado para a parte traseira do veículo. Isso proporciona maior conforto para os passageiros da segunda e da terceira fileira de bancos. Conforme a posição do interruptor de controle de temperatura, será enviado ar fresco ou quente para o interior veículo, através 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 não devem ser abertos totalmente. Na figura seguinte, pode-se visualizar o sistema de distribuição de ar e, em destaque, o duto e o difusor para os bancos traseiros.
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CONDENSADOR
O condensador consiste de uma serpentina de com uma série de aletas para arrefecimento. Vários tipos de arranjos são empregados em relação ao fluxo de refrigerante, de forma a proporcionar a máxima transferência de calor dentro do espaço disponível. O condensador está localizado na parte frontal do veículo, entre a grade e o radiador do sistema de arrefecimento. A função do condensador é dissipar o calor absorvido pelo fluido refrigerante do habitáculo para o meio ambiente, transformando-o do estado gasoso para o estado líquido. PREVENÇÃO
Para o perfeito funcionamento do condicionador de ar e do sistema de arrefecimento, é importante que as aletas do condensador estejam limpas e alinhadas, permitindo assim, um perfeito fluxo de ar.
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CONSTRUÇÃO DO CONDENSADOR
Devido à pressão de trabalho do R-134a ser maior que a do R-12, no circuito de alta pressão, para que se possa alcançar o mesmo nível de rendimento de resfriamento, foi necessário melhorar as características de dissipação de calor do condensador. Por isso, em vez de tubos “arredondados”, é usado um novo conceito de serpentina que aumenta a área de troca de calor, através de duas células e tubos planos, aumentando em alguns casos, em 30% a eficiência da troca de calor.
PROBLEMAS NO CONDENSADOR
Um condensador poderá apresentar problemas devido a: •
Vazamentos
•
Excesso do fluido refrigerante
•
Restrição (entupimento) ao fluxo de ar através da colméia.
•
O excesso do fluido refrigerante pode causar uma alta pressão de descarga.
•
Uma restrição parcial (aleta amassada) na tubulação poderá causar a formação de gelo, sendo que isto acontece devido
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à expansão do refrigerante, logo que ele passa por uma restrição. •
O fluxo de ar através do condensador, que por sua vez estiver entupido por corpos estranhos ou bloqueado por amassamento das aletas, o resultado será altas pressões de descarga.
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DISPOSITIVO DE FILTRAGEM
O dispositivo de filtragem tem três funções: Reter impurezas sólidas decorrentes de desgaste dos componentes do compressor, bem como as rebarbas das roscas e conexões que por acaso se soltem durante a montagem, serão retidas pelo elemento filtrante. Absorver a umidade através de cristais higroscópios (sílica-gel ou zeolite), ou seja, que absorvem água. Esses cristais retêm a umidade, evitando que a água venha a congelar quando em contato com as partes frias do sistema, bloqueando o fluxo do fluido refrigerante. Reservatório de fluido refrigerante, garantindo assim, um fluxo contínuo, mesmo com a variação de rotação do motor. Existem dois tipos de dispositivos: o filtro-secador e o acumulador. FILTRO-SECADOR FUNCIONAMENTO
O fluido refrigerante líquido a alta pressão, passa do condensador através 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 elevação (pescador) e depois para a válvula de expansão. Existe em alguns filtros, um visor para verificar o estado do refrigerante, se estiver com bolhas de cor amarelada, indica umidade no sistema, há necessidade de troca do filtro. Como a sua localização é no lado de alta pressão, se estiver frio indica que existe obstrução (saturado).
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ACUMULADOR-SECADOR
O acumulador-secador está localizado na linha de baixa pressão na saída do evaporador e age como um reservatório de líquido refrigerante de vapor e de óleo. A sua função principal é separar o vapor do líquido e do óleo e, então, liberar o vapor para o compressor. Desta forma, ele protege o compressor contra os danos que poderiam ser causados, caso o compressor receba líquido. Durante o funcionamento, o acumulador-secador permite uma pequena quantidade de líquido entre o fluxo de vapor que é admitido pelo compressor. A eficiência de um bom acumulador-secador está na separação do vapor e do líquido e na pequena parcela de líquido 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 saída, há um orifício de sangria de óleo, que permite que o óleo retorne para o compressor. Uma válvula de serviço, normalmente, está instalada na parte superior do acumuladorsecador, na linha de baixa pressão.
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O refrigerante é circulado no sistema de ar condicionado para promover as trocas de calor necessárias ao resfriamento do ar a ser insuflado no interior do veículo. Neste trajeto pelo sistema, o refrigerante passa por dois regimes de pressão e temperatura com mudança de estado físico. No evaporador ocorre um dos processos de troca de calor com mudanças de estado físico. Para se ter este equipamento otimizado há necessidade de se promover a evaporação a baixas pressões, diminuindo-se com isso a temperatura de evaporação. Basicamente em aplicações automotivas dois dispositivos são utilizados para fins de abaixamento de pressão no evaporador: São os tubos de orifício fixos e as válvulas de expansão termostática. TUBOS DE ORIFÍCIO
Este equipamento tem o comprimento fixo de 38,4mm envolto por um suporte plástico com dois “o rings”, para manter a vedação entre a entrada e a saída do tubo, duas telas montadas uma em cada lado do conjunto. A tela de entrada tem a função de filtragem, impedindo que as partículas possam obstruir o tubo, enquanto que a tela de saída funciona como um abafador de ruído causado pelo fluxo de refrigerante no interior do tubo de orifício. O efeito de queda da pressão necessária à alimentação do evaporador ocorre como conseqüência da perda de carga na passagem do fluxo de refrigeração em uma seção transversal pequena, ou seja, no tubo de pequeno diâmetro. O tubo de orifício tem um custo de produção baixo e manutenção simples. Isto é de vital importância principalmente na indústria norte-americana, onde o sistema de ar condicionado tornouse um equipamento padrão em automóveis.
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A desvantagem de um sistema de condicionador de ar que trabalha com tubo de orifício, diz respeito ao difícil controle do sistema quanto as variações das condições de operações são impostas, fazendo-se necessário a atuação em outros equipamentos, principalmente o compressor, para um controle adequado do ciclo. Para a otimização do ciclo busca-se o melhor diâmetro interno para se alcançar uma determinada vazão e queda de pressão por meio de softwares de simulação ou de curvas determinadas experimentalmente. TUBO DE ORIFÍCIO FIXO CALIBRADO (CANETA)
Como a válvula de expansão, o tubo de orifício fixo tem a finalidade de baixar a pressão do fluido refrigerante para que este entre em baixa temperatura no evaporador. Através de um orifício calibrado – ou seja, invariável – pulveriza o fluido refrigerante constantemente. Por não haver controle de entrada do fluido, como a temperatura do habitáculo tende a descer, diminuindo a troca de calor no evaporador, pode ocorrer o retorno de fluido em estado líquido para o compressor. Assim, o filtro acumulador é instalado na linha de baixa pressão, atuando na verdade como um acumulador, garantindo assim a segurança do compressor, contra um eventual “calço hidráulico”.
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VÁLVULA DE EXPANSÃO TERMOSTÁTICA
Este equipamento é responsável por equilibrar a vazão de fluido refrigerante no evaporador em função da carga térmica trocada neste. As aplicações automotivas são caracterizadas por altas perdas de carga e altas vazões de fluido refrigerante, com mudanças elevadas da carga térmica no evaporador. Este fato torna a válvula de expansão termostática mais eficiente que os tubos de orifício, promovendo controle de vazão do refrigerante baseado no superaquecimento do fluido. Na figura abaixo é apresentada uma representação esquemática da válvula termostática de aplicação automotiva, enquanto que na mesma é apresentada uma vista em corte deste dispositivo de expansão. Este tipo de sistema de expansão é o mais utilizado na indústria automotiva nacional. A válvula de expansão termostática altera a vazão do refrigerante a partir da “leitura” da temperatura do refrigerante na saída do evaporador, captada pelo bulbo que contém o mesmo fluido refrigerante da instalação, denominado fluido ativo. À medida em que a temperatura no evaporador aumenta a pressão do fluido ativo, que atua no diafragma superior do dispositivo, aumenta a abertura da válvula para que uma maior quantidade de fluido refrigerante atravesse o evaporador. Na diminuição da temperatura no evaporador ocorre processo inverso, realizando o controle fino da vazão. O equalizador externo, que consiste de um pequeno diâmetro ligando a linha de aspiração a uma pequena câmara na região inferior do diafragma, faz com que a pressão da região de aspiração passe a agir sobre a superfície do diafragma. Sem o uso deste equalizador a pressão que agiria na região inferior do diafragma seria maior que aquela reinante na tubulação de aspiração na região de fixação do bulbo. Isto ocorreria devido à significativa perda de
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carga nos evaporadores de sistemas automotivos e o resultado seria a abertura da válvula somente com elevados níveis de superaquecimento no evaporador, comprometendo a sua efetividade. VÁLVULA DE EXPANSÃO TERMOSTÁTICA COM SENSOR INTERNO (TXV)
Este tipo de válvula tem as seguintes vantagens: •
Resposta mais rápida, pois o sensor térmico está no interior da mesma;
•
Não sofre interferências de fatores externos (espiral);
•
Maior durabilidade em função de construção mais robusta.
A abertura da válvula (1) é 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 válvula (2) contra a força da mola, aumentando a abertura da válvula. Quando a temperatura do fluido refrigerante desce, o fluido do sensor contrai-se e a força da mola empurra a agulha da válvula para trás, diminuindo a abertura da válvula. Através deste processo de regulagem, o evaporador trabalha sempre com um rendimento otimizado, de acordo com o fluxo do ar no interior do veículo.
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O evaporador é a fonte de ar frio a ser insuflado no interior do veículo. O refrigerante ao evaporar-se retira calor do ar que o atravessa. No setor automotivo existem, basicamente, três tipos de evaporadores Tubos: aletas, serpentinas e placas. O modelo mais simples é constituído de tubos de cobre ou de alumínio com aletas de alumínio, que apresenta facilidade construtiva, porém a eficiência é baixa em relação a área ocupada. Os modelos de tubos de alumínio planos, com múltiplos canais conformados em serpentina aletados em alumínio têm um despenho melhor que o anterior. Um outro modelo que vem ganhando mercado é do placas que são dispostos formando canais para escoamento do refrigerante. Este modelo fornece um desempenho superior aos anteriores.
O desenho dos evaporadores é importante tendo-se em mente que um aumento de vazão do liquido refrigerante pode alterar o funcionamento de todo o sistema com passagem de líquido para o lado de sucção do compressor. Um aumento de carga térmica exigirá um aumento de vazão no evaporador, e em conseqüência o seu projeto deverá levar em considerações as variações de parâmetros de operação a que estes estão sujeitos de modo a evitar a vaporização incompleta do refrigerante. Algumas pesquisas foram conduzidas para determinar modelos que mostrem as variações operacionais de um evaporador com as variações de vazão de refrigerante, a temperatura e vazão do ar que passa pelo evaporador. Muitos desses modelos também levam em considerações o fato que o refrigerante é contaminado pelo óleo de lubrificação do compressor, e tem suas propriedades de evaporação alteradas, pois o óleo faz diminuir a pressão de vaporização, fazendo com que a faze líquida percorra mais
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comprimento de troca de calor tendo um efeito similar ao efeito de vazão. A performance dos evaporadores de tubos e aletas é muito baixa para a necessidade de espaço hoje encontradas nas industrias automotivas, tornando esta aplicação praticamente inexistente, em função da sua baixa capacidade de resfriamento por volume instalado. Os evaporadores de serpentina com tubos de alumínio planos de múltiplas passagem internas são 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 mínimo de raio de dobramento dos tubos de alumínio limitando também a altura das aletas, influenciando o volume final para uma determinada capacidade de resfriamento. Os evaporadores de placas também são confeccionados com aletas tipo chapas ou corrugadas tipo “louvers”, mas pelo aspecto construtivo podem ter as alturas das aletas em até 50% das utilizadas nos evaporadores de serpentinas. Isto faz uma grande diferença na capacidade de resfriamento em função do volume ocupado. EVAPORADOR DO SISTEMA FRIGORÍFICO
Os evaporadores utilizam placas Brasing (brasado) como superfícies intermediárias entre o ar e o refrigerante. As placas garantem a integridade estrutural do evaporador. Ele refrigera e desumidifica o fluxo de ar que é insuflado ao compartimento de passageiros.
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POSSÍVEIS PROBLEMAS NO EVAPORADOR
Se o evaporador tiver problemas, normalmente o resultado será um fluxo inadequado de ar frio. Podem ser causados por: •
Colméia entupida
•
Impurezas no ciclo refrigerante
•
Carcaça trincada
•
Vazamento na vedação (anel O'ring)
Se as superfícies do evaporador estiverem muito frias, a umidade do ar será “congelada” e não poderá ser drenada.
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Ás Bombas de vácuo podem-se classificar de um modo geral em bombas com deslocamento de gás que retiram gases do sistema expelido-os para a atmosfera. Sua vedação é feita por meio de óleo, que também serve por lubrificante dos componentes móveis. Os óleos usados têm uma tensão de vapor bastante baixa, com a finalidade de não reter a umidade. Ás bombas rotativas de palhetas dividem-se em bombas de simples e duplo estágio.
SELEÇÃO DE BOMBAS DE VÁCUO
A escolha de uma bomba de vácuo é feita em termos de sua vazão em cfm (pés cúbicos por minuto) e depende do tempo requerido para atingir o nível especificado de umidade, do tamanho do sistema, da quantidade da umidade inicial contida no sistema e da dimensão das tubulações. Então é desejável que se usem bombas: •
1,5 cfm: sistemas domésticos
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•
3 a 5 cfm: sistemas comerciais
•
10 a 15 cfm: sistemas de grande porte
No caso especifico na refrigeração utilizamos ás bomba de duplo estágio, onde maior rotor trabalha contra a pressão atmosférica, e o segundo estágio trabalha justamente em pressões mais baixas. Caracterizamos pelo menos de que na primeira fase de bombeamento, os sistemas têm além de gases, vapores líquidos de tensão de vapor elevada em relação à pressão que se pretende atingir no sistema. Durante a compressão os vapores condensam-se, sendo uma parte arrastada pelo óleo, contaminando-o e obrigando á médio prazo, à sua substituição, enquanto outra parte volta evaporar-se entrando assim no ciclo seguinte. Para melhorar o bombeamento enquanto existirem vapores, ás bombas estão geralmente equipadas de uma válvula de lastro de gás conhecida também por Gásballast, que é uma pequena válvula de entrada de ar, regulável situada numa posição que corresponde quase o fim do ciclo, portanto á fase de compressão. O gasballast pode ser utilizado para descontaminação o óleo da bomba devido umidade, devendo-se, neste caso bombear-se por cerca de 20
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minutos até que a bomba possa aquecer completamente antes da aplicação no sistema. As bombas rotativas não necessitam de cuidados especiais, quando em funcionamento. No arranque deve-se ter uma atenção para que a mesma tenha um período de aquecimento, fazendo-se assim a desgaseificação do óleo. Não se conseguindo á pressão desejada repetir a operação já mencionada com gásballast. O processo de parada da bomba de vácuo deverá obedecer sempre uma ordem, fechamento da válvula interligada ao sistema, em seguida abrirse o gasballast deixá-lo por 3 á 5 minutos em seguida desligar o equipamento. No inicio de operação bombeamento fazemos o inverso, com gásballast aberto após aquecimento da bomba o mesmo é fechado, abrindo-se em seguida a válvula de vácuo ao sistema. ESQUEMÁTICO DE FUNCIONAMENTO DO GASBALLAST
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ESTRUTURA DA MATÉRIA
Qualquer substância ou material conhecido pode ser subdividido em partes cada vez menores, até atingirmos a menor delas, chamada molécula. Podemos então definir: MATÉRIA: É tudo aquilo que possui massa e ocupa lugar no espaço,
sendo composta de um ou de uma combinação de dois ou mais elemento, os quais podem estar em 03 estados; Sólido (ferro, prata, etc.), Líquido (água, álcool) e Gasoso (oxigênio, hidrogênio). CORPO: É uma parte limitada da matéria que possui uma determinada
forma. Ex: Uma viga de madeira, bloco de cimento. Os corpos podem ser simples ou compostos. SIMPLES: Quando constituídos de um só elemento químico. (Ferro (Fe),
chumbo (Pb), prata (Ag)). COMPOSTO: Quando constituído pela combinação de dois ou mais
elementos químicos. Água (H2O), ácido sulfúrico (H2SO4). MOLÉCULA: É a menor partícula em que se pode dividir um elemento sem
que este perca as suas propriedades fundamentais.
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ÁTOMO: É a menor porção de um elemento, que de certa forma,
conserva suas propriedades fundamentais. ESTRUTURA DO ÁTOMO
NÚCLEO: É formado por partículas positivas denominadas prótons e
partículas eletricamente neutras, chamadas nêutrons. ELETROSFERA: É formada por partículas negativas denominadas elétrons,
que circulam ao redor do núcleo. Os elétrons que estão mais próximos do núcleo são chamados de elétrons presos, difíceis de serem removidos, ao passo que os elétrons que estão mais distantes do núcleo são chamados de elétrons livres e podem ser facilmente removidos. É o movimento ordenado dos elétrons livres de um átomo para outro que constitui uma corrente elétrica. MAGNETISMO
O princípio que mantém os elétrons de um átomo girando ao redor do núcleo é o magnetismo, onde cargas de mesmo sinal repelem-se e cargas de sinais opostos atraem-se.
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Os elétrons que giram mais próximos do núcleo são fortemente atraídos por este e os elétrons que giram em camadas mais do núcleo são atraídos com menor intensidade, proporcionando a distância entre o elétron e o núcleo.
Os elétrons que giram na camada mais afastada do núcleo podem vir a desprender-se do átomo, pois são atraídos por outro átomo. Eles são os chamados elétrons livres. Quando um átomo libera facilmente esses elétrons livres, dizemos que o material é o condutor (ex.: cobre, alumínio, ouro, etc.). Quando o átomo não libera esses elétrons livres, dizemos que o material é isolante (ex.: borracha, plástico, vidro, etc.). Conectando-se os pólos positivo e negativo de uma bateria através de um fio condutor, um grande número de elétrons livres caminharão em direção ao pólo positivo, pois cargas de sinais opostos atraem-se.
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A esse fluxo de elétrons damos o nome de corrente elétrica.
Sabemos que o elétron possui carga negativa e o próton carga positiva. Quando o átomo possui a mesma quantidade de prótons e elétrons, ele estará em equilíbrio, que é a tendência normal de todo átomo. Quando o átomo possui mais prótons do que elétrons, ele está positivamente carregado.
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A bateria é um conjunto de acumuladores ácido-chumbo que armazenam energia elétrica na forma química. CONSTRUÇÃO INTERNA
Internamente, a bateria é constituída de elementos, vasos ou células, cuja quantidade varia de 3 a 6 vasos, conforme a tensão da bateria. A tensão nominal em cada vaso é de 2V e os mesmos são ligados em série.
CONSTRUÇÃO INTERNA DE CADA VASO
Cada um dos vasos é formado por certo número de placas positivas, cujo material ativo é o peróxido de chumbo (PbO2) de coloração marrom e placas negativas onde o material ativo é o chumbo esponjoso (Pb) de coloração acinzentada. O material ativo é prensado em uma grade de chumbo e antimônio. Ligadas em paralelo entre si, estas placas são separadas por separadores, os quais funcionam como isolantes elétricos.
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Eletrólito: Constituído de uma solução de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) em água destilada (H 2 O) a uma concentração de aproximadamente 24% em volume. A densidade do eletrólito é verificada com o densímetro. MEDIÇÃO DE DENSIDADE DO ELETRÓLITO COM DENSÍMETRO
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REAÇÃO QUÍMICA
Conectando-se aos pólos de uma bateria os terminais de um consumidor, neste será aplicada uma diferença de potencial elétrico, fazendo circular no sistema uma corrente elétrica. Neste momento a bateria está em reação de descarga. Neste processo há uma reação química entre as placas e o eletrólito da bateria. O radical sulfato (SO4) passará tanto para as placas positivas quanto para as placas negativas transformando-se em sulfato de chumbo (PbSO4), ficando o eletrólito a uma menor concentração de ácido sulfúrico (H2SO4). Quanto mais intensa e prolongada for a descarga, menor será esta concentração.
Em resumo, quando um circuito externo é conectado entre os pólos da bateria, inicia-se um fluxo de corrente que desloca os elétrons das placas negativas para as positivas, até que haja o equilíbrio térmico. Ao mesmo tempo, as placas “absorvem” os radicais sulfato (SO4) e o eletrólito ficará menos denso.
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PROCESSO DE CARGA
O processo de carga de uma bateria consiste em provocar a reação química oposta à ocorrida na descarga. Para tal deve-se aplicar à bateria, uma tensão maior que a sua tensão nominal. Desta maneira, faremos circular uma corrente, desta vez em sentido oposto à descarga. Esta corrente fará com que o radical sulfato (SO4) que estava ligado às placas de chumbo, dissocie-se e junte-se às placas de água (H), formando novamente ácido sulfúrico (H2SO4) e assim voltando à densidade correta. As placas restabelecer-se-ão, ficando a negativa com chumbo puro (Pb) e a positiva com peróxido de chumbo (PbO2), após receber oxigênio (O) da água.
Em resumo, quando se aplica à bateria uma tensão maior que a sua tensão nominal, faz-se circular uma corrente em sentido contrário à descarga, até que haja o desequilíbrio elétrico. As placas liberam os radicais sulfato (SO 4 ) e o eletrólito fica mais denso.
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CAPACIDADE DE BATERIAS
É a capacidade de armazenar energia elétrica. A capacidade de uma bateria é medida em ampère/hora (A . h). Para medir esta capacidade, aplica-se uma descarga na bateria equivalente a 1/20 da capacidade nominal durante 20 horas. A temperatura do eletrólito deverá manter-se em torno dos 27 °C e a tensão mínima admissível é de 10,5V.
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TENSÃO
Para que haja movimento de elétrons através de um condutor, é necessário que alguma força de pressão faça com que esses elétrons se movimentem. Esta (pressão ou força) é denominada diferença de potencial (d.d.p), força eletro motriz (f.e.m) ou simplesmente tensão. Podemos comparar a tensão com a pressão em um circuito hidráulico.
A tensão é a grandeza representada pela letra “E” ou “U” e sua unidade de medida é o volt simbolizado pela letra “V”. A tensão é medida com o auxílio de um voltímetro, ligado em paralelo com o circuito elétrico do veículo. Obs. Nos instrumentos analógicos selecionar a escala adequada e verificar a polaridade dos cabos.
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CORRENTE ELÉTRICA
É a quantidade de cargas elétricas (elétrons) que circula por um condutor em um determinado intervalo de tempo. A corrente elétrica ou intensidade de corrente elétrica é representada pela letra “I” e sua unidade de medida é o ampère, simbolizada pela letra “A”. A corrente elétrica é medida com o auxílio de um amperímetro, ligado em série com o circuito elétrico do veículo. Observar a polaridade dos cabos – positivo e negativo. Cuidado!! Selecionar a escala de acordo com a corrente nominal do circuito.
SENTIDO DA CORRENTE
Real: Movimento dos elétrons do pólo negativo para o pólo positivo da bateria. Convencional: Cada elétron atraído pelo pólo positivo da bateria, cria um “vazio”. Por sua vez, outro elétron pode se deslocar e ocupar este “vazio” e assim sucessivamente. Estes “vazios” são chamados de lacunas, as quais se deslocam do pólo positivo para o pólo negativo da bateria. A este movimento denominamos sentido convencional.
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RESISTÊNCIA ELÉTRICA
É a dificuldade que um condutor oferece à passagem da corrente elétrica.
A resistência elétrica em um condutor, é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à área da secção transversal, isto é, quanto mais longo for o condutor, maior será a sua resistência e quanto maior for o seu diâmetro, menor será o valor da resistência. A resistência elétrica é representada pela “R” e sua unidade de medida é o ohm, representada pela letra grega ô mega (?). O instrumento de medida de resistências é o ohmímetro. Cuidado! O circuito elétrico do veículo não poderá estar energizado. Medir o componente isoladamente. Se possível retirá-lo do circuito.
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RESISTÊNCIA
Já vimos que para que exista corrente, através de um condutor, deve existir tensão. Entretanto toda corrente está sujeita a uma dificuldade maior ou menor na movimentação de elétrons. A essa dificuldade dá-se o nome de resistência e os fatores que influem na resistência são: A NATUREZA DO MATERIAL
Quanto maior o número de elétrons livres que se encontram no material, menor será a resistência ao fluxo da corrente.
O COMPRIMENTO DO MATERIAL
Quanto maior o comprimento do condutor, maior será a resistência ao fluxo da corrente.
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A ÁREA DO MATERIAL
Quanto maior for essa área, menor será a resistência ao fluxo da corrente.
A TEMPERATURA DO MATERIAL
Quanto maior for à temperatura do condutor, maior será a resistência ao fluxo da corrente. Obs.: A resistência é medida em Ohm com uso de um ohmímetro.
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As grandezas que dependem umas das outras obedecem a uma relação matemática que pode ser colocada sob a forma de uma fórmula. Algumas vezes essas relações são denominadas “leis”. É o caso da lei de Ohm, cujo nome foi dado em homenagem a um físico que a estudou pela 1º vez. Essa lei diz que, em determinado circuito ou parte dele, a tensão aplicada é igual ao produto da resistência pela intensidade de corrente. Assim: ou
Se, no mesmo circuito, aumentarmos a tensão, a corrente aumentará proporcionalmente. Se ao contrário, diminuirmos a tensão a corrente diminuirá proporcionalmente. A fim de facilitar a memorização, a fórmula poderá ser gravada de forma diferente, como se segue:
POTÊNCIA ELÉTRICA
• Corrente contínua – A potência elétrica dissipada em um circuito ou fornecida pela fonte é diretamente proporcional à tensão e à corrente em circulação. Em outras palavras, a potência é igual ao produto da tensão pela corrente. ou
Que também pode ser escrita:
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Ex.: Qual é a potência dissipada em uma lâmpada de 12V que permite a circulação de uma corrente de 4 A ?
Usando a fórmula P=?
P = 12x4 = 48
E = 12V
P = 48W
I = 4A
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TIPOS DE CIRCUITOS
Série: Diz-se que dois ou mais consumidores estão ligados em série quando se encontram instalados em linha, um após o outro e a corrente que circula por todos os consumidores é a mesma.
Paralelo: Componentes são ligados em paralelo quando ligados ao mesmo ponto do circuito. As lâmpadas e consumidores de um sistema elétrico veicular enquadram-se neste caso.
Misto: caracterizam-se pela presença de dois tipos anteriores de circuitos em um mesmo sistema. Num circuito veicular, os fusíveis são ligados em série com os consumidores e em paralelo entre si.
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Soma das tensões: Num circuito série a soma das tensões aplicadas aos consumidores, é igual à tensão da fonte. Assim:
No circuito paralelo, a tensão aplicada a cada um dos consumidores é igual à tensão da fonte. Neste caso a soma das correntes que circulam pelos consumidores é igual a que circula pela fonte. Assim:
QUEDA DE TENSÃO
Sempre que circula corrente através de um circuito resistivo (que oferece resistência), é provocada uma queda de tensão. Então vejamos:
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Queda de tensão provocada no resistor 1.
Como decorrência, um condutor ideal n ã o deve apresentar resistência, caso contrário haver á queda da tens ã o para o consumidor n ã o fornecendo o mesmo, toda potência para qual esta dimensionado. A queda de tens ã o máxima admissível é de 4% da tensão nominal. CÁLCULO DE RESISTÊNCIA EM CIRCUITOS
Num circuito em série, a resistência total é igual à soma das resistências instaladas.
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Ex.: Duas lâmpadas ligadas em série, uma com 2
Ω
e outra com 3
Ω.
Valor da resistência total?
Já no circuito paralelo, a resistência total é calculada pela fórmula:
Ex.: Duas lâmpadas ligadas em paralelo, uma com 2 Ω e outra com 3 Ω. Valor da resistência total?
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Fusíveis são componentes que têm por função proteger a instalação elétrica e impedir desta forma a ocorrência de acidentes. Fundem quando a corrente circulante atinge um limite acima do tolerável, interrompendo o circuito. Ao dimensionar um fusível, deve-se conhecer a corrente que circulará no circuito (por isso usaremos a lei de Ohm) e instalar um fusível com capacidade de 25 a 50% maior do que a corrente nominal. Ex.: Qual fusível será instalado no circuito, quando a tensão for de 12v e a potência de 48 Watts? E=12W P=48W I= I= I= 4A(correntede1lâmpada) E 12
Verificamos agora o que nos temos disponível no mercado para instalar
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ÁBACO PARA CÁLCULO DE CORRENTE E CABOS
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METROLOGIA
Da mesma forma que em um serviço mecânico utilizamos equipamentos para medir pressão, vazão, etc, em elétrica também podemos utilizar equipamentos para medição das grandezas envolvidas. Para isso utilizamos voltímetros, amperímetros, ohmímetros, watímetros, etc. MULTÍMETRO DIGITAL
É um equipamento portátil e robusto, apropriado para o uso em oficinas. Contém as funções de voltímetro, amperímetro, ohmímetro sendo que alguns trazem outras funções como cheque de diodos, capacímetro, frequencímetro, etc. Ler detalhadamente o manual do aparelho antes de utilizá-lo. Os exemplos que daremos são de um determinado tipo de multímetro, portanto, pequenas diferenças podem ser encontradas entre as leituras dos diversos modelos disponíveis no mercado. CUIDADOS ESPECIAIS COM O MULTÍMETRO
Ao utilizarmos o multímetro temos que ter cuidados especiais para não danificar o aparelho, nem sofrer acidentes. CHAVE SELETORA DE FUNÇÕES E PONTAS DE PROVA
Deve haver coerência entre a função selecionada e a instalação das pontas de prova. Ligue as posições da chave seletora com as tomadas de ponta de prova.
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SELEÇÃO: 1) Rotação por minuto (RPM). 2) Escala de tensão 3) Teste de continuidade e resistência 4) Teste de diodos 5) Medição em mA 6) Bornes de conexão
Chave seletora
LEITURA DA INFORMAÇÃO NO DISPLAY DO MULTÍMETRO
Tome cuidado com a leitura que está no display do aparelho de medição, ela pode estar sendo mostrada em múltiplos e submúltiplos.
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RECURSOS ADICIONAIS DO MULTÍMETRO
Utilize as funções adicionais da tecla de seleção de funções para facilitar a leitura.
Acione a tecla range para memorizar a leitura, da seguinte forma: •
Pressione rapidamente para mudar o alcance da escala de leitura.
•
Pressione por mais de 1 segundo, para selecionar a escala automática de leitura.
•
Pressione rapidamente quando estiver fazendo uma leitura para fixá-la no display.
CUIDADO COM OS FUSÍVEIS E VALORES MÁXIMOS DE MEDIÇÃO
O Multímetro possui fusível interno para proteção durante a leitura de correntes elétricas, substitua-os por fusíveis que não tenham as mesmas características, estes fusíveis são de ação rápida para se abrirem antes dos componentes eletrônicos internos do multímetro.
Bornes para medições
Obs. Tome cuidado também com a capacidade máxima de isolação dos componentes do multímetro.
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MEDINDO TENSÃO CONTÍNUA
Selecione as funções do multímetro conforme desenho e coloque as pontas de prova em paralelo com o componente a ser medido.
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Alimentação da bateria Fusível Interruptor Bobina do Rele Multímetro Ponto de verificação de tensão Ponto de verificação de tensão
MEDINDO TENSÃO ALTERNADA
Selecione as funções do multímetro conforme desenho e coloque as pontas de prova em paralelo com o componente a ser medido.
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Alimentação da bateria Fusível Interruptor Bobina do Rele Multímetro Ponto de verificação de tensão Ponto de verificação de tensão
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MEDINDO RESISTÊNCIA ELÉTRICA
Selecione o multímetro conforme desenho e coloque as pontas de prova em paralelo com o componente. O circuito deve estar desligado da fonte de tensão.
1) 2) 3) 4)
Escala de resistência Conexão dos Bornes Ponta de prova no resistor Leitura no display
MEDINDO CORRENTE ALTERNADA
Selecione o multímetro conforme desenho e coloque-o em série com o equipamento. A colocação do amperímetro em paralelo com o componente, fará com que o fusível do multímetro se abra instantaneamente.
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1) 2) 3) 4)
Seletor Pontas de prova Ponta de prova negativa Display
MEDINDO CORRENTE CONTÍNUA
Selecione o multímetro conforme desenho e coloque o em série com o equipamento. A colocação do amperímetro em paralelo com o componente fará com que o fusível do multímetro se abra instantaneamente.
1) 2) 3) 4) 5)
Seletor Pontas de prova Ponta de prova negativa Display Componente
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Se fizermos passar uma corrente elétrica através de um condutor, estaremos criando um campo magnético ao redor do mesmo, em forma de círculos. Por ser um magnetismo produzido pela eletricidade, chama-se eletromagnetismo. Formando enrolamentos ou bobinas com um fio condutor, podemos aumentar a intensidade do campo magnético, que também pode ser ampliado se aumentarmos a corrente que atravessa essas bobinas.
Linhas de força
Podemos também aumentar a intensidade de um campo magnético se colocar dentro da bobina um núcleo de ferro. Temos então um eletroímã.
Campo magnético
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RELÉ
Relé é um eletroímã que é usado como dispositivo de ligação em circuitos elétricos. Aplicação Relés em circuitos elétricos agem como fator de economia, funcionalidade e segurança, evitando queda de tensão, o que garante um bom funcionamento dos componentes elétricos. Um relé simples possui normalmente quatro pontos de ligação; sendo dois para a corrente de comando linhas (85 e 86) e dois para a corrente de trabalho linhas (30 e 87).
Relé de 4 pinos
FUNCIONAMENTO
1) Quando a corrente flui através da bobina de comando, que atua como eletroímã, a força magnética da bobina atrai o contato de trabalho; com isso, a corrente de trabalho flui através do mesmo. 2) Quando a corrente para a bobina de comando é desligada, não existe mais campo magnético, o contato de trabalho abre-se devido à ação mecânica da mola e o fluxo da corrente de trabalho se interrompe.
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Relé -esquema elétrico
Exemplo:
•
•
•
•
Relé auxiliar 04 Terminais / Linhas
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Relé auxiliar 05 Terminais / Linhas
Relé de comando duplo 06 Terminais / Linhas
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EMBREAGEM ELETROMAGNÉTICA
A embreagem eletromagnética é o componente responsável pelo acoplamento entre o motor e o compressor. Ela é constituída por uma bobina e a polia propriamente dita. Essa polia é formada por duas partes: • Um cubo acoplado ao eixo do compressor • Uma polia, onde se encontra um canal em “V” para a correia, que está apoiado sobre rolamentos. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Quando a bobina é alimentada, uma força magnética é gerada no núcleo de ferro, que por sua vez, atrai a placa de arraste.
Esquema de funcionamento
COMPRESSOR
A placa de arraste está fixada ao cubo, através de molas tipo lâmina. Ao ser atraída, a placa acopla-se ao anel externo, formando um conjunto com o movimento solidário. Devido a esse acoplamento magnético, o compressor pode ser acionado e desligado, conforme o ajuste do termostato no painel.
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PRESSOSTATOS DO CLIMATIZADOR AUTOMOTIVO
Por não entenderem o sistema no qual estão ligados os pressostatos e suas funções, e como ele atua no sistema eletrônico, o que iremos abordar agora, é bastante polêmico por parte dos reparadores. Em qualquer sistema que formos verificar hoje em dia, sempre vemos diretamente um sistema de proteção, como por exemplo, os fusíveis para um sistema elétrico. Nos sistemas que trabalham com pressões não são diferentes, a proteção que vamos ter é um pressostato que quer dizer pressão por contato, ou melhor dizendo, contato por pressão. Na linha automotiva temos normalmente três tipos de pressostatos, o qual chamamos “alta, baixa e 2º velocidade”. Os pressostatos têm algumas características físicas que nós temos que levar sempre em consideração. Primeiro se o componente é N/A ou N/F ( normalmente fechado ou normalmente aberto) e o outro, a sua pressão de trabalho. O pressostato de “alta”, é do tipo N/F e têm a função de desligar o compressor quando o sistema atingir uma pressão média de 450 psi, e volta a ligar quando o sistema descer para 380psi , isso para proteger o sistema contra possíveis quebras de componentes por haver alta pressão no sistema. Pressostato de “baixa”, é do tipo N/A , e é sempre ligado eletricamente em série com o pressostato de alta pressão, têm a função de desligar o compressor abaixo de 28 psi e religar acima de 32 psi , evitando o seu travamento -Lembrando que o sistema automotivo não têm um cárter definitivo, e o Óleo para circular em todo o sistema precisa ter uma pressão média acima de 28 psi. O pressostato de 2º velocidade é do tipo N/A e sua função é de ligar o eletroventilador no 2º estágio na média de 220 psi, abaixando a pressão no condensador voltando a desligá-lo a 180 psi e esse componente trabalha em paralelo eletricamente com os outros pressostatos.
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Percebemos agora as funções de nossos pressostatos e, de agora em diante e só comparar as pressões vistas nos manômetros e, com auxílio de um multímetro e um esquema elétrico, conferir todo o circuito e repará-lo no menor tempo possível. Boa sorte. PRESSOSTATO DE BAIXA PRESSÃO
O Pressostato de baixa pressão pode estar na linha de baixa pressão ou na linha de alta. Sua função é interromper a corrente elétrica da embreagem eletromagnética, caso ocorra um vazamento ou uma pressão muito baixa fora das especificações. Evita-se assim, um travamento de compressor por falta de lubrificação. Este interruptor é do tipo N/A (normalmente aberto). Liga com média 32 PSI e desliga com média 28 PSI (em média).
PRESSOSTATO DE ALTA PRESSÃO
O interruptor de alta pressão está localizado na linha de alta pressão. Sua função é interromper a corrente elétrica da embreagem eletromagnética, caso ocorra um excesso de pressão no sistema, impedindo o rompimento das mangueiras ou da válvula de segurança (plug fusível).
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O interruptor de alta pressão está ligado em série com o interruptor de baixa pressão, na linha do compressor e, está calibrado para desligar o circuito com pressões em média, entre 410 e 450 PSI. Este interruptor é do tipo N/F (normalmente fechado). Desliga a 450 PSI e volta ligar a 380 PSI (em média).
PRESSOSTATO DE 2º VELOCIDADE OU VENTILAÇÃO AUXILIAR
Este pressostato está localizado na linha de alta pressão e tem por função acionar o eletroventilador do condensador na sua velocidade plena, quando a pressão do circuito de alta atingir média entre 200 a 225 PSI. O fluxo de ar fará com que a pressão diminua. Quando a pressão cair em média entre 170 a 200 PSI ,o pressostato desligará. Atualmente a tendência devido a custos, melhoria na qualidade e rapidez nos serviços, é a utilização de pressostatos triplos, onde se reúnem os três tipos em um só componente. Sua localização é na linha de alta pressão.
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Pressostato de 2º velocidade
Pressostato triplo
INTERRUPTOR DE PRESSÃO PARA UNIDADE DE INJEÇÃO
Os veículos equipados com injeção eletrônica, necessitam de uma informação para a correção do “giro” do motor quando se aciona o condicionador de ar. Alguns veículos como o Vectra 95, têm instalado o interruptor de pressão. Quando a linha de alta atinge valores acerca de 150 a 156 PSI, a unidade recebe esta informação através deste
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interruptor, para compensar a rotação. Quando a pressão cair para 128 PSI, o interruptor desliga-se e a rotação do motor volta ao normal. VISTA GERAL DOS COMPONENTES
1) Pressostato triplo 2) Interruptor de pressão para unidade de injeção 3) Interruptor térmico duplo – arrefecimento 4) Interruptor térmico – arrefecimento 5) Válvula de alívio
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