Ventilação Forçada e Ar Condicionado

VENTILAÇÃO FORÇADA E AR CONDICIONADO

Referências

Colecção Título do Módulo Coordenação Técnico-Pedagógica

Direcção Editorial Autor

Formação Modular Automóvel Ventilação Forçada e Ar Condicionado CEPRA - Centro de Formação Profissional da Reparação Automóvel Departamento Técnico Pedagógico CEPRA - Direcção CEPRA - Desenvolvimento Curricular

Maquetagem

CEPRA – Núcleo de Apoio Gráfico

Propriedade

Instituto de Emprego e Formação Profissional Av. José Malhoa, 11 - 1000 Lisboa

Edição 3.0 Depósito Legal

Portugal, Lisboa, 2000/03/14 148447/00

Copyright, 2000 Todos os direitos reservados IEFP

“Produção apoiada pelo Programa Operacional Formação Profissional e Emprego, confinanciado pelo Estado Português, e pela União Europeia, através do FSE” “Ministério de Trabalho e da Solidariedade - Secretaria de Estado do Emprego e Formação” Ventilação Forçada e Ar Condicionado

Índice

ÍNDICE DOCUMENTOS DE ENTRADA OBJECTIVOS GERAIS ................................................................................................... E.1 OBJECTIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................ E.1 PRÉ-REQUISITOS .......................................................................................................... E.2

CORPO DO MÓDULO 0 – INTRODUÇÃO ...........................................................................................................0.1 1 – SISTEMA DE VENTILAÇÃO FORÇADA . .................................................................1.1 1.1 – TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO DE AR .......................................................................1.2 1.1.1 – COMANDOS E COMPONENTES DA DISTRIBUIÇÃO DE AR ..........................1.4 1.2 – COMANDOS E ACTUADORES DO SISTEMA ................................................................1.5 1.3 – CIRCUITO HIDRÁULICO . ...............................................................................................1.9 1.4 – ESQUEMAS ELÉCTRICOS, VELOCIDADES POR RESISTÊNCIA . ............................1.10 1.5 – AQUECIMENTO ALTERNATIVO ...................................................................................1.11 1.5.1 – PRÉ-AQUECEDOR DO LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO ...............................1.11 1.6 – ESQUEMAS ELÉCTRICOS, VELOCIDADES POR COMANDO ELECTRÓNICO..........................................................................................1.13

2 – AR CONDICIONADO..................................................................................................2.1 2.1 – INTRODUÇÃO .................................................................................................................2.1 2.2 – TÉCNICA DO FRIO . ........................................................................................................2.2 2.2.1 – CLIMA ..................................................................................................................2.2 2.2.2 – PRINCÍPIOS BÁSICOS .......................................................................................2.4 2.3 – O PRODUTO REFRIGERANTE ....................................................................................2.11 2.3.1 – HISTORIAL .......................................................................................................2.14 2.3.2 – A ATMOSFERA .................................................................................................2.15 2.3.3 – PRODUTO ECOLÓGICO (R 134a VERSUS R12) . .........................................2.17

Ventilação Forçada e Ar Condicionado

Índice

2.4 – FUNCIONAMENTO DO AR CONDICIONADO ..............................................................2.19 2.4.1 – CIRCUITO DO AGENTE FRIGORÍFICO ...........................................................2.21 2.5 – COMPONENTES DO AR CONDICIONADO .................................................................2.23 2.5.1 – O COMPRESSOR .............................................................................................2.24 2.5.2 – VÁLVULA REGULADORA .................................................................................2.36 2.5.3 – VÁLVULA EXPANSORA , TXV, E ORíFICIO.....................................................2.41 2.5.4 – O CONDENSADOR............................................................................................2.45 2.5.5 – VENTILADOR DO RADIADOR...........................................................................2.46 2.5.6 – O EVAPORADOR...............................................................................................2.48 2.5.7 – FILTRO SECADOR (DESIDRATADOR).............................................................2.49 2.5.8 – CIRCUITO DE SEGURANÇA.............................................................................2.53 2.5.9 – PARTICULARIDADES DO SISTEMA.................................................................2.59 2.6 – ASSISTÊNCIA TÉCNICA ..............................................................................................2.61 2.6.1 – TESTE DE RENDIMENTO ................................................................................2.62 2.6.2 – MANÓMETROS (EXEMPLOS)...........................................................................2.63 2.6.3 – MEDIÇÃO DE TEMPERATURA . .......................................................................2.67 2.6.4 – DETECÇÃO DE FUGAS . ..................................................................................2.68 2.6.5 – CARGA DO SISTEMA ......................................................................................2.71 2.6.6 – ESTAÇÕES DE SERVIÇO . ...............................................................................2.76 2.6.7 – EVACUAÇÃO, RECICLAGEM E ENCHIMENTO ..............................................2.78

3 – HIGIENE E SEGURANÇA .........................................................................................3.1 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................... C.1

DOCUMENTO DE SAÍDA PÓS-TESTE ...................................................................................................... S.1 CORRIGENDA DO PÓS-TESTE . ..................................................................... S.7

ANEXOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS ............................................................................................... A.1 GUIA DE AVALIAÇÃO DOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS . ............................................... A.3 Ventilação Forçada e Ar Condicionado

DOCUMENTOS DE ENTRADA

Objectivos Gerais e Específicos do Módulo

OBJECTIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS

No final deste módulo, o formando deverá ser capaz de:

OBJECTIVO GERAL DO MÓDULO

Ficar apto para identificar os componentes e descrever o funcionamento de um sistema de ventilação e ar condicionado instalado em veículos, bem como diagnosticar e reparar avarias dos mesmos.

OBJECTIVOS ESPECÍFICOS No final deste módulo, o formando deverá ser capaz de: Descrever, sem margem de erro, o princípio de funcionamento do sistema de ventilação e ar condicionado em veículos. Efectuar carga e recuperação de gás de sistemas de ventilação e ar condicionado na reparação. Aplicar as normas de segurança a respeitar na reparação, montagem e desmontagem de sistemas de ventilação e ar condicionado de veículos. Identificar os diversos equipamentos existentes no mer-cado para a reparação, carga, recuperação e detecção de fugas em sistemas de ar condicionado.


E.1

Pré-Requisitos

PRÉ-REQUISITOS COLECÇÃO FORMAÇÃO MODULAR AUTOMÓVEL Construção da Instalação Eléctrica

Componentes do Sistema Eléctrico e sua simbologia

Electricidade Básica

Magnetismo e Electrogagnetismo Motores e Geradores

Tipos de Baterias e sua Manutenção

Tecnologia dos SemiCondutores Componentes

Circ. Integrados, Microcontroladores e Microprocessadores

Leitura e Interpretação de Esquemas Eléctricos Auto

Características e Funcionamento dos Motores

Distribuição

Cálculos e Curvas Características do Motor

Sistemas de Admissão e de Escape

Sistemas de Arrefecimento

Lubrificação de Motores e Transmissão

Alimentação Diesel

Sistemas de Alimentação por Carburador

Sistemas de Ignição

Sistemas de Carga e Arranque

Sobrealimentação

Sistemas de Informação

Lâmpadas, Faróis e Farolins

Focagem de Faróis

Sistemas de Aviso Acústicos e Luminosos

Sistemas de Comunicação

Sistemas de Segurança Passiva

Sistemas de Conforto e Segurança

Embraiagem e Caixas de Velocidades

Sistemas de Transmissão

Órgãos da Suspensão Diagnóstico e Rep. de Sistemas de Direcção Geometria de Direcção e seu Funcionamento Avarias no Sistema de Mecânica e Assistida Suspensão

Sistemas deTravagem Sistemas de Travagem Hidráulicos Antibloqueio


Sistemas de Segurança Activa

Sistemas Electrónicos Diesel

Diagnóstico e Reparação em Sistemas Mecânicos

Unidades Electrónicas de Comando, Sensores e Actuadores

Sistemas de Injecção Mecânica

Sistemas de Injecção Electrónica

Emissões Poluentes e Dispositivos de Controlo de Emissões

Análise de Gases de Escape e Opacidade

Diagnóstico e Reparação em Sistemas com Gestão Electrónica

Diagnóstico e Reparação em Sistemas Eléctricos Convencionais

Rodas e Pneus

Manutenção Programada

Termodinâmica

Gases Carburantes e Combustão

Noções de Mecânica Automóvel para GPL

Constituição de Funcionamento do Equipamento Conversor para GPL

Legislação Específica sobre GPL

Processos de Traçagem e Puncionamento

Processos de Corte e Desbaste

Processos de Furação, Mandrilagem e Roscagem

Noções Básicas de Soldadura

Metrologia

Rede Eléctrica e Manutenção de Ferramentas Eléctricas

Rede de Ar Comp. e Manutenção de Ferramentas Pneumáticas

Ferramentas Manuais

OUTROS MÓDULOS A ESTUDAR Introdução ao Automóvel

Desenho Técnico

Matemática (cálculo)

Física, Química e Materiais

Organização Oficinal

Legenda

Módulo em estudo

E.2


Pré-Requisito

CORPO DO MÓDULO

Introdução

0 - INTRODUÇÃO

Por todo o mundo, o automóvel é um componente imprescindível do nosso dia-a-dia, desde a época em que aparece (mais de cem anos) que aumentam os seus adeptos, admiradores assombrados com a façanha da descoberta e fascinados com a tecnologia. Qualquer pretexto é bom para conduzir, sendo imprescindível a segurança e o conforto. Para tais requisitos é de enorme importância a climatização do habitáculo, pois a temperatura, o vento, a humidade, são determinantes para o bem-estar, e proporcionar uma condução segura. A estabilidade e insonorização da viatura, são perturbadas com a abertura de vidros durante a deslocação da mesma. Gases de escape e cheiros não devem entrar no habitáculo. Complexos sistemas equipam hoje as viaturas, acentando a sua tecnologia em conceitos conhecidos, mas por processos diferentes. Não é o objectivo deste módulo abordar pontualmente um ou outro sistema, mas sim generalizar dotando o técnico de conhecimentos, que adaptados a cada caso, será de elevada importância no êxito da intervenção no sistema abordado neste módulo.


0.1

Sistema de Ventilação Forçada

1 – SISTEMA DE VENTILAÇÃO FORÇADA Com este sistema, pretende-se que um fluxo de ar controlado, entre no habitáculo, seja filtrado e aquecido ou não conforme as necessidades. Assim, em todas as viaturas é instalado (desde há muito) um sistema de aquecimento do habitáculo. Este sistema consiste em fazer circular um fluxo de ar através de um radiador em derivação com o circuito do líquido de arrefecimento do motor. Havia casos em que era utilizado ar quente proveniente do ambiente do motor por estes não usarem arrefecimento por líquido. Esta é a forma de aquecer o habitáculo. A forma de o arrefecer, será ainda objecto de estudo neste módulo.

Fig. 1.1 – Ventilação do habitáculo

A deslocação do veículo é aproveitada para forçar o ar a entrar no habitáculo, e assim a ventilação faz-se da frente para trás, entrando filtrado, é controlado e sai do habitáculo pela traseira do veículo (zona da chapa de matrícula, pára-choques, farolins traseiros, etc.) ou até como mostra a fig. 1.1, pela lateral no pilar B.


1.1


1.1 – TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO DE AR As duas figuras seguintes mostram um dos sistemas de ventilação do habitáculo. Na fig. 1.2 o ar circula através do permutador (radiador) e portanto, ar quente (caso o líquido de arrefecimento do motor também o esteja). Na fig. 1.3 o fluxo de ar é desviado pela comporta de mistura (3) e não atravessa o permutador (radiador), portanto gera ar à temperatura ambiente.

1 – Permutador de calor para o habitáculo; 2 – Evaporador (se existir A/C);

3 – Comporta misturadora. Fig. 1.2 – Ventilação de ar quente

A temperatura do ar enviado aos difusores é assim neste caso determinada pela posição da comporta de mistura (3 na Fig. 1.2), a qual pode desviar o fluxo de ar proveniente do exterior directamente para a zona de distribuição ou para o permutador de calor.

1.2



1 – Permutador de calor para o habitáculo; 2 – Evaporador (se existir A/C);

3 – Comporta misturadora Fig. 1.3 – Ventilação sem aquecimento do ar

A temperatura que sai nos difusores é conseguida (como atrás foi referido) fazendo circular o líquido de arrefecimento através de um radiador situado dentro do habitáculo, oculto pelo tablier. Foi nalguns casos utilizado um sistema diferente, pois não existindo líquido de arrefecimento, restava a utilização do calor do motor da viatura, canalizado para dentro do habitáculo. Presentemente, utilizando o radiador dentro do habitáculo (1 na Fig. 1.3), dois sistemas subsistem: Circulação permanente do líquido através do radiador do habitáculo, e controlo do ar através da comporta (como na figura); Circulação do líquido através do radiador do habitáculo interrompida por uma válvula (eléctrica ou mecânica).


1.3


1.1.1 – COMANDOS E COMPONENTES DA DISTRIBUIÇÃO DE AR

1 – Selector de temperatura; 2 – Selector de velocidades do ventilador

3 – Selector de posição de ventilação; 4 – Ar condicionado, se existir

5 – Recirculação de ar Fig. 1.4 – Painel de comando do sistema de ventilação do habitáculo

A direcção do fluxo de ar que entra no habitáculo é controlada por comportas e para controlar a quantidade é utilizado recorrer a um ventilador com várias velocidades, pois a velocidade de deslocação do veículo não é permite controlar a entrada de ar na quantidade desejável, em todas as situações.

1 – Permutador de calor; 2 – Motor; 3 – Turbina; 4 – Colector; 5 – Cobertura; 6 – Cobertura; 7 – Suporte; 8 – Conduta de condensação (se existir A/C); 9 – Conduta de ventilação flexível; 10 – Conduta de ventilação rígida; 11 - Difusores.

1.4

Fig. 1.5 – Componentes do sistema de ventilação do habitáculo



1.2 – COMANDOS E ACTUADORES DO SISTEMA

Fig.1.6 – Distribuição de fluxos de ar

1 – Painel de comandos; 2 – Selector de temperatura; 3 – Selector de velocidades; 4 – Recirculação de ventilação; 5 – Recirculação de fluxo de ar; 6 – Resistências para velocidade; 7 – Ventilador; 8 – Permutador; 9 – Fichas. Fig.1.7 – Sistemas de ventilação


1.5


A fig. 1.7 mostra um tipo de comandos intermédio no que diz respeito à tecnologia aplicada, ou seja, existem sistemas em que todos os actuadores são mecânicos (por cabo, pneumático ou tirante):

Comando das comportas controladoras de fluxo de ar; Comando da comporta de recirculação; Comando da comporta misturadora (caso exista); Comando da válvula do circuito hidráulico (caso exista);

Existem também em viaturas de uma segmento superior sistemas de climatização em que: As comportas são accionadas electricamente; A válvula do circuito hidráulico é accionada electri-camente.

Neste caso (fig. 1.7) as comportas são accionadas por cabo, sendo a recirculação de ar accionada electricamente, com temporização. Exemplo de uma válvula mecânica:

3

1 – Motor

2 2 – Permutador (radiador) 3 – Accionamento por depressão

1 Fig. 1.8 – Válvula hidráulica mecânica (pneumática)

1.6



A Recirculação de ar é uma característica da maioria dos sistemas, e permite que o ar circule apenas no habitáculo fechando a entrada de ar (quase totalmente) do exterior. Situação necessária quando em utilização de percursos com poeira ou cheiros.

A – Ar exterior. B – Ar do habitáculo. C – Habitáculo. 1 – Comporta de recirculação. 2 – Motor de ventilador.

Fig.1.9 – Recirculação

A velocidade do ar que entra no habitáculo também deve ser controlada para evitar mal estar aos ocupantes. Comprovou-se que a velocidade do ar deve estar compreendida entre 7 e 25cm/seg dado que a velocidade do veículo influencia a entrada de ar no habitáculo, a rotação do ventilador interno é controlada (nalguns sistemas) pela unidade de climatização de modo a manter constante, tanto quanto possível, o caudal de ar a entrar no habitáculo. Esta particularidade do sistema de ventilação do habitáculo, a recirculação, é accionada manualmente por um interruptor (Fig. 1.10) situado (normalmente) na consola do tablier.

1 – Interruptor

Fig. 1.10 – Comando de recirculação de ventilação


1.7


No entanto, em veículos de um segmento elevado, existem sistemas automáticos de recirculação, dependentes de um sensor de qualidade do ar, reagindo a gases de escape ou industriais, informando a unidade electrónica de climatização e esta por sua vez, fazendo actuar o pequeno motor eléctrico que faz girar a comporta, fechando a entrada de ar no habitáculo. Nalguns casos também com sistemas de gestão de climatização, o fecho do habitáculo é temporizado, não indo para além de 20 minutos, a partir daí (variando também com o número de ocupantes, com a humidade atmosférica e com a diferença térmica entre o interior e o exterior) o ar torna-se excessivamente viciado, e seco. O Sistema de ventilação foi dotado de um filtro (a partir dos anos 90 tornou-se mais popular), de modo a que todo o ar que entra no habitáculo terá necessariamente que por ele passar, para obter a melhor qualidade possível do ar e evitar a entrada de substâncias nocivas, este filtro tem substituição programada(em função do fabricante da viatura). Em média tem uma vida útil de 30.000 kms.

1

1 – Caixa do filtro; 2 – Suporte; 3 – Filtro de pólen Fig. 1.11 – Filtro de habitáculo

1.8


2

3


1.3 – CIRCUITO HIDRÁULICO Este circuito é importante no que diz respeito à parte de aquecimento da ventilação. O permutador 2 (ou radiador de chauffage) é um circuito em derivação com o circuito de arrefecimento do motor (aconselha-se abrir a válvula hidráulica 8 para melhor purgar o circuito do líquido de arrefecimento, caso seja necessário uma intervenção e este nível), a válvula hidráulica interrompe apenas um dos dois tubos do circuito do permutador 2, e tem desvantagem de tornar este sistema mais lento na reacção das mudanças quente para frio ou vice versa (operadas pelo utilizador), em relação ao outro sistema de comporta misturadora.

1 – Vaso de expansão do circuito de arrefecimento do motor 2 – Permutador (radiador) de calor para aquecimento do habitáculo 3 – Caixa de termóstato 4 – Tubagens do circuito de arrefecimento 5 – Radiador do circuito de arrefecimento do motor 6 – Permutador de calor do óleo do motor 7 – Bomba do líquido de arrefecimento 8 – válvula para interrupção do aquecimento do habitáculo Fig. 1.12 – Circuito do liquido de arrefecimento


1.9


1.4 – ESQUEMAS ELÉCTRICOS, VELOCIDADES POR TÊNCIAS

RESIS-

Trata-se de um exemplo de esquema para um sistema simples de quatro velocidades utilizando resistências de queda de tensão ao motor do ventilador do habitáculo. No capítulo seguinte serão abordados sistemas de ventilação mais elaborados agregados ao ar condicionado.

1 – Controlo do ventilador 1.1 – Selector de velocidades do motor do ventilador 1.2/1.3 – Interruptor do motor de recirculação de ar do habitáculo 1.6 – Indicador de recirculação do ar do habitáculo R 11 – Resistências para velocidades do motor do ventilador M – Motor do ventilador Y – Motor actuador de recirculação de ar do habitáculo Fig. 1.13 – Esquema eléctrico

1.10



1. 5 – AQUECIMENTO ALTERNATIVO Em climas de temperaturas mais baixas, como por exemplo nos Países do Norte da Europa, o sistema tratado neste capítulo tem um sub-sistema para aquecimento alternativo do habitáculo. Sabemos já que o referido aquecimento está dependente do aquecimento do líquido de arrefecimento do motor, e assim, far-se-ão os primeiros quilómetros (dependendo da carga aplicada ao motor, nesse período de aquecimento) sem aquecimento do habitáculo. Por essa razão, os sistemas de climatização (por opção do país importador) são dotados de aquecimento por resistências eléctricas (PTC), e o esquema eléctrico aqui representado será completado com o anexo do sub-sistema (PCS e respectivo comando).

1.5.1 - PRÉ-AQUECEDOR DO LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO Nalguns casos, o aquecimento do habitáculo é beneficiado com o aquecimento também por resistências eléctricas do circuito de arrefecimento do motor, para acelerar o processo de aquecimento do líquido de arrefecimento. Com o líquido quente em menos tempo, temos aquecimento do habitáculo em menos tempo também. O controlo das resistências de aquecimento do líquido de arrefecimento do motor, neste caso, não é feito no sistema de aquecimento do habitáculo. Como atrás referido, a função do sistema é aquecer o interior da viatura durante o período de aquecimento do motor. Quando a temperatura do líquido de arrefecimento do motor atinge cerca de 800 C, o pré-aquecedor desliga-se. São utilizados dois princípios de funcionamento, um totalmente eléctrico, mencionado anteriormente (utilizado normalmente para veículos a gasolina), outro com uma componente mais mecânica, gerido electronicamente (utilizado normalmente em veículos diesel): Uma pequena bomba de combustível representada por 1 na Fig.1.1.4, reti1

ra-o do lado da admissão do filtro de combustível, bombea-o para o préaquecedor, alimenta o queimador e

2

aquece um permutador montado para o efeito no circuito de arrefecimento do motor.

1 – Bomba de gasolina; 2 – Pré – Aquecedor

Fig. 1.14 – Aquecimento suplementar do líquido de arrefecimento


1.11


Qualquer dos sistemas utilizados têm normalmente auto-diagnóstico (equipamento do fabricante). A unidade electrónica de um ou de outro sistema necessita de informação da temperatura do motor, para desligar o sistema quando o motor atingir a temperatura atrás referida, e de uma ligação ao alternador (normalmente ao terminal D+), pois em caso de avaria no mesmo que não lhe permita alimentar o circuito do veículo, bem como carregar a bateria, desliga-se este sistema de aquecimento suplementar visando a economia de energia, dado o elevado consumo de corrente (especialmente o sistema que utiliza resistências eléctricas).

K – Unidade de controlo do pré-aquecedor G2 – Alternador S69 – Sensor de temperatura do líquido de arrefecimento X – Ficha de diagnóstico M69 – Actuador do pré-aquecedor Fig. 1.15 – Esquema de blocos do pré-aquecedor

1.12



1.6 – ESQUEMAS ELÉCTRICOS – VELOCIDADES POR COMANDO ELECTRÓNICO Sistema com Variação Contínua de Velocidade dos Motores dos ventiladores. Trata-se de um sistema, em que as velocidades dos ventiladores, e os motores accionadores das comportas, são controlados electronicamente.

1 – Motor actuador da comporta distribuidora de fluxo de ar 2 – Motor actuador da comporta misturadora 3 – Motor actuador da recirculação de ar 4 – Controlo electrónico do motor ventilador 5 – Motor ventilador 6 – Unidade de comando electrónico de climatização Fig. 1.16 – Esquema eléctrico – ventilação por processador


1.13

Ar Condicionado

2 – AR CONDICIONADO

Fig. 2.1 – Refrigeração do habitáculo

2.1 – INTRODUÇÃO Em finais do Sec. XIX Carl Von Linde liquefaz o ar. É à máquina utilizada para este efeito que se fica a dever o frigorífico, e o equipamento de ar condicionado. Em 1927 começa-se a pensar em conduzir num habitáculo cuja temperatura fosse mais baixa que a exterior. Na América (EUA) barras de gelo e um ventilador fazem baixar a temperatura do habitáculo. Pakard (Construtor Americano) em 1940 fabrica 1000 veículos com ar condicionado. As caixas térmicas transportadas nas carroçarias passaram para pequenos recipientes no habitáculo. Durante a guerra parou, voltou em 1950, mas foi em 1965 que se impôs. Em 1970, surgem os “Cool-Packs, sistema conjunto de aquecimento, ventilação e refrigeração. Impôs-se a refrigeração com compressor, e não se prevê a curto prazo alterações significativas no sistema por compressor. Construções aerodinâmicas e grandes superfícies vidradas contribuíram cada vez mais para a utilização do ar condicionado, com vista à obtenção de uma boa climatização do habitáculo.


2.1

Ar Condicionado

2.2 – TÉCNICA DO FRIO 2.2.1 – CLIMA

Foi referido anteriormente os inconvenientes das janelas e tectos abertos para controlar a temperatura do habitáculo, de modo a permitir uma condução segura e descontraída, proporcionando aos ocupantes conforto. Manter o ambiente com bases higiénicas e fisiológicas para uma atmosfera pura, temperada e tanto quanto possível desumidificada é pois a função do ar condicionado. Temos assim a explicação do termo “clima”, ou seja o envolvimento térmico do Homem, tendo como componentes mais importantes, a temperatura e a velocidade do ar, a radiação térmica incidente e o teor da humidade atmosférica. Além de refrigerar, o ar condicionado elimina a humidade, o pó e as partículas de pólen do ar em circulação no habitáculo. A humidade relativa é a medida do conteúdo de vapor de água existente no ar, e é um factor importante para o conforto dos ocupantes da viatura porque: Afecta directamente a velocidade de evaporação de água, A velocidade de evaporação determina a quantidade de calor absorvida durante um determinado tempo.

2.2


Ar Condicionado

Assim, quando o ar é seco a água evapora-se mais facilmente, absorvendo o calor. Uma gota de álcool sobre a pele é um bom exemplo: o álcool evapora com rapidez, absorvendo calor ao mudar de estado líquido para o estado gasoso. Este processo produz uma sensação de frescura na pele. Quando o ar contém muito vapor de água, a evaporação é mais lenta. Ao reduzir a humidade é possível conseguir conforto a temperaturas mais elevadas, pois o conforto é o resultado de uma combinação de temperatura e humidade. Estudos efectuados demonstram que o esforço corporal (transpiração e frequência cardíaca) aumenta proporcionalmente com a carga climatérica (temperatura/humidade). Este aumento de esforço provoca cansaço, incómodo, e prejudica a atenção do condutor. A temperatura é pois um factor importante que deve ser levado em conta para uma condição ideal de condução (temperatura situada entre 200 e 220 C), no entanto, o outro factor já aqui referido, a humidade não o é menos importante. A humidade relativa deve estar compreendida entre os 30% e os 70%. Abaixo dos 30% dá-se uma desidratação da mucosa do nariz e garganta e uma maior possibilidade de infecções no aparelho respiratório. Com a humidade relativa superior a 70% é produzida uma desagradável sensação de humidade em certas zonas da pele.

1 2

A – Esforço B – Zona de conforto C – Carga climatérica 1 – Transpiração 2 – Frequência cardíaca

3

3 – Temperatura do corpo

C Fig. 2.3 – Efeito da carga climática sobre o corpo humano


2.3

Ar Condicionado

2.2.2 – PRINCÍPIOS BÁSICOS Para a compreensão do funcionamento de um sistema de ar condicionado, é essencial um conhecimento básico de alguns fundamentos de física e química. Há vários fundamentos de física e química que se aplicam aos sistemas de refrigeração dos automóveis: Comportamento do calor; Propriedades de líquidos e gases; Comportamento dos agentes frigoríficos (R-12 e R-134 a); Efeitos do calor e da pressão sobre líquidos e gases.

Fig. 2.4 – Toda a matéria contém calor

Toda a matéria contém energia. Parte desta energia é térmica, ou seja, calor. O que normalmente chamamos frio é a ausência de calor. O escuro tem uma definição semelhante: a ausência de luz. A compreensão do conceito “frio” é essencial para entender como funciona o ar condicionado. Um sistema de ar condicionado não faz frio, o que faz é absorver o calor do habitáculo e expulsá-lo para o exterior do veículo.

2.4


Ar Condicionado

Um termómetro mede a temperatura, ou intensidade da energia térmica, sendo esta intensidade o nível de actividade das moléculas de uma determinada substância. A temperatura mede-se em graus célcios ou centígrados (C) ou ainda, menos utilizada, em unidades Fahrenheit (F). 1000 C 2120 F. Assim, os termómetros medem a intensidade da energia, não podem medir a quantidade da energia presente. O Joule é a medida de energia ou de calor de um objecto. É também a quantidade de calor necessária para elevar num grau C, a temperatura de um Kilo de água ao nível do mar. O BTU (medida Inglesa que significa British Térmic Unity), é utilizado para medir a quantidade de energia calorífica que é transferida. Assim, esta unidade pode ser utilizada para

+ 1º C

medir a quantidade de energia (calorífica), que um sistema de ar condicionado pode transferir de dentro do habitáculo para o exterior.

1 Libra de água

BTU é a quantidade de calor necessária para elevar um grau centígrado na temperatura, BTU

de uma libra de água ao nível do mar.

Fig. 2.5 – Unidade Inglesa (BTU)

De igual modo, dois objectos que estão num ambiente à mesma temperatura, podem conter quantidades muito diferentes de energia (calorífica). 1000 BTU

71º C

71º C

Fig. 2.6 – Temperatura e quantidade de energia


2.5

Ar Condicionado

FLUXO DE CALOR Fundamento I

O calor movimenta-se sempre dos níveis de temperatura mais elevados para os menos elevados.

Fig. 2.7 – Transferência de temperatura

O movimento térmico pára, quando ambos os níveis de temperatura apresentarem o mesmo valor.

Fig. 2.8 – Equilíbrio de temperatura

2.6


Ar Condicionado

Um sistema de refrigeração de um motor de automóvel é um exemplo dos diferentes tipos de transferência de calor: condução, convecção e radiação. O processo de transferência de calor faz-se por todo o sistema:

TRANSMISSÃO POR CONDUÇÃO O calor transmite-se pelo contacto das partículas que formam os corpos sólidos, líquidos e gasosos. Nas câmaras de combustão o combustível queima-se gerando enormes quantidades de calor. Dado que o líquido de arrefecimento do motor mantêm as partes do motor a uma temperatura mais baixa, que a produzida nas paredes das câmaras de combustão, o calor é transferido através do líquido de arrefecimento, do motor para o exterior (sempre dentro do circuito) para o seu arrefecimento. Este tipo de transmissão

Fig. 2.9 – Transmissão de calor por condução

denomina-se condução - transmissão de calor através de um sólido.

TRANSMISSÃO POR CONVECÇÃO

O calor transmite-se pelo movimento das partículas de um líquido ou gás.

Fig. 2.10 – Transmissão de calor por convecção


2.7

Ar Condicionado

A bomba de água é o orgão que efectua o movimento do líquido de arrefecimento atrás descrito, do motor ao radiador. Este movimento de calor de lugar para o outro, utilizando uma via de transferência líquida denomina-se convecção.

TRANSMISSÃO POR RADIAÇÃO

O calor transmite-se de um corpo para o outro, sem partículas portadoras mas por ondas electromagnéticas.

Fig. 2.11 – Transmissão de calor por radiação

No radiador produz-se de novo uma transferência por condução, e também uma transferência de calor por radiação (através do ar).

Fig. 2.12 – Efeito de radiação

2.8


Ar Condicionado

Em princípio, o sistema de ar condicionado faz o mesmo que o sistema de arrefecimento do motor. Este último transporta calor do motor por meio do líquido de arrefecimento, o mesmo se passa com o sistema de ar condicionado que transporta calor do habitáculo por meio do produto refrigerante. Ambos os sistemas eliminam o calor (baixam a temperatura) expulsando-o para o ar exterior.

Fig. 2.13 – Efeito de radiação

Fundamento II

Para transformar um liquido em vapor é necessário energia sob a forma de calor. Se, por exemplo a água ferver num bico de gás, absorve uma grande quantidade de calor, sem alterar a sua temperatura na evaporação.

Fig. 2.14 – Efeito de evaporação


2.9

Ar Condicionado

Pelo contrário, se for retirado o calor ao vapor, ele condensa sob a forma líquida.

Fig. 2.15 – Efeito de condensação

A temperatura a que a água ferve ou a que a água se transforma em vapor depende da pressão. Com um aumento de pressão, a temperatura de ebulição aumenta.

Fundamento III

Fig. 2.16 – Efeito da pressão na temperatura

2.10


Ar Condicionado

Ao comprimir um gás aumenta também a sua temperatura. Se fecharmos por exemplo, a saída de ar de uma bomba de bicicleta, tapando-a com o polegar e efectuarmos um movimento de bombagem, a bomba aquece. O aumento da pressão é identificável através de molejamento da haste do êmbolo para trás. O aumento da temperatura do gás explica-se porque a mesma quantidade de água se concentra num volume mais pequeno. Portanto, a temperatura de um gás pode aumentar sem adicionar calor. Isto é o que se passa dentro de um compressor de ar condicionado, que utiliza pressão para concentrar o calor de um gás. Produz-se uma transferência de calor, quando o gás entra em contacto com uma superfície de temperatura inferior. Se retirar calor do gás a alta pressão e a alta temperatura, este condensa-se em líquido. A diminuição da pressão deste líquido faz com que absorva calor ao mudar de estado.

Fig. 2.17 – Comportamento de um gás quando

comprimido

2.3 – O PRODUTO REFRIGERANTE O produto refrigerante é o meio de transporte do calor. Tem a missão de absorver o calor do habitáculo e de o devolver ao ar exterior noutro local. O calor é, assim contrariado no seu fluxo normal. Para esse efeito o produto refrigerante tem capacidade de transformar o seu estado de liquido para gasoso e viceversa, num processo contínuo.


2.11

Ar Condicionado

Ciclo do Frio

O produto refrigerante liquido (R 134 a) absorve na evaporação calor ambiente (Fundamentos I e II); Os vapores são comprimidos e atingem uma temperatura superior à temperatura ambiente (Fundamento III); O ar ambiente mais frio absorve calor e volta a condensar o vapor sob a forma liquida (Fundamento I e II);

Fig. 2.18 – Mudança de estado físico

Ao estudarmos a curva de pressão do gás do produto refrigerante, observam-se as seguintes características principais: Sob uma pressão atmosférica normal (cerca de um bar), a água evapora a 1000 C, enquanto que a evaporação do produto refrigerante (neste caso o R134 a), dá-se aos -30 ºC.

2.12


Ar Condicionado

Numa pressão habitual de trabalho de um sistema de A/C de 3 bares o ponto de ebulição encontra-se a cerca de 50 ºC (o ponto de ebulição do produto refrigerante depende da pressão e da temperatura).

Em função das condições de pressão e temperatura do sistema de ar condicionado, o produto refrigerante altera o seu estado físico de líquido para gás e vice versa.

1

Fig. 2.19 – Comportamento do produto refrigerante em função da pressão e

temperatura

Na sua aplicação ao sistema de ar condicionado do automóvel são levantadas a um produto refrigerante as seguintes propriedades:

Estabilidade química em toda a gama de valores de pressão e temperatura pertinentes não poderá decompor-se nos seus componentes;


2.13

Ar Condicionado

Neutralidade química em relação aos componentes do ar condicionado – não poderá entrar em combinação com os componentes metálicos (por exemplo o compressor), não metálicos (por exemplo tubagens e juntas), o lubrificante do compressor, com o oxigénio do ar eventualmente existente e com o vapor de água do sistema.

2.3.1 – HISTORIAL A indústria procurou, durante muito tempo, um produto refrigerante que satisfizesse todos estes requisitos.

Fig. 2.20 – Máquina de vapor frio de Jacob Perkins

A par do éter, que não pôde impor-se devido aos riscos de explosão envolvidos, o amoníaco (R 717) foi um produto refrigerante que ajudou a promover a indústria do frio em todo o mundo, sendo ainda hoje um dos mais usados refrigerantes. Os hidrocarbonetos fluoretados, como por exemplo o R12, foram pela primeira vez propostos como materiais de trabalho no princípio dos anos 30. A sua principal vantagem é, a par de boas propriedades termotécnicas, também o facto de não serem inflamáveis nem tóxicos.

2.14


Ar Condicionado

A sua capacidade de dissolução em óleos permitiu a inclusão do lubrificante (óleos minerais levemente refinados; no caso do R 134a

agora um óleo sintético) do compressor no circuito geral, sem

a necessidade de se criar um sistema de lubrificação adicional. O produto refrigerante R 12, uma combinação de hidrocarbonetos totalmente halogenizada, tornou-se, sob a designação abreviada de HCFC (hidrocarbonetos clorofluoretados), tristemente célebre como “exterminador de ozono”.

2.3.2 – A ATMOSFERA A terra é envolvida por uma mistura gasosa, designada por atmosfera. Um dos seus componentes importantes é o Ozono, que juntamente com a luz solar, faz com que a nossa atmosfera se torne azulada.

A

B

A – Troposfera B – Estratosfera C – Terra

C

Fig. 2.21 – Envolvimento do planeta

Os raios solares ultravioletas nocivos (causadores por exemplo do cancro da pele) são em grande parte absorvidos pela Camada de Ozono, através de complexas reacções químicas, chegando à terra em doses inofensivas para os seres vivos. O ozono (O3, Oxigénio Triatómico) é um gás derivado do oxigénio pela reacção:

3 O2

2 O3


2.15

Ar Condicionado

É de cor azulada. Encontra-se no ar e na estratosfera tem concentração tão alta que forma uma verdadeira barreira, actuando como filtro atrás descrito (Fig.2.21). Os dois átomos de cloro (Fig. ) actuam sobre as moléculas de Ozono, gerando primeiro Óxido de Cloro e Oxigénio (CLO) e Dióxido de Dicloro (CL2 O2), que liberta um átomo de cloro:

CL2 O2

CL O2 + CL

Na continuação o Dióxido de Cloro decompõe-se em Cloro e Oxigénio:

CL O2

CL + O2

Os átomos de Cloro livres reiniciam o ciclo. Assim, um só átomo de cloro pode destruir 100.000 moléculas de Ozono, e a consequente destruição da camada de ozono.

Fig. 2.22 – Libertação do cloro

A radiação solar rompe a ligação carbono-cloro e os átomos de cloro ficam livres.

Fig. 2.23 – Ataque do cloro ao ozono

2.16


Ar Condicionado

Conhecidos são, os estudos científicos que atestam que o efeito de filtragem da camada de ozono está a ser fortemente destruída. A protecção contra a forte radiação de raios ultravioletas deixou de ser assegurada, deixando os cada vez maiores “buracos do ozono” passar os raios ultravioletas na sua totalidade até à superfície terrestre. O R 134 a a partir de 1992 veio substituir O R 12, pois não provoca os efeitos nocivos anteriormente descritos.

2.3.3 - PRODUTO ECOLÓGICO (R 134 a VERSUS R 12) COMPARATIVO DE PROPRIEDADES

R 134 a

R 12

CH2 FCF3

CCL2F2

102

120.9

Ponto de Ebulição

-26.5

-29.8

Temperatura Critica

100.6

112

Pressão Critica Bar

39.45

41.1

Ponto de Congelação

-101

-158

Densidade do Vapor Saturado a Baixa Pressão kg/m3

5.05

6.33

Calor Específico do Líquido a 25o C J/kg k

1427

971

Calor Específico do Vapor a 25 J/kg k

854

607

Calor de Evaporação a Baixa Pressão kj/kg

220

165

Condutibilidade Térmica do Liquido a 60o C w/mK

0.103

0.057

Densidade do Líquido a 25o C g/cc

1.203

1.311

Condutibilidade Térmica do Vapor a 60o C w/mK

0.018

0.011

Pressão do Vapor a 25o C

6.62

6.51

Solubilidade do FC em água a 25o C, e 1 Bar, % de água

0.15

0.028

Solubilidade da água em FC a 25o C, % de água

0.11

0.009

Viscosidade do líquido a 25o C CP

0.205

0.215

Potencial de destruição do Ozono

0

1.0

Formula Química Peso Molecular

Tab. 1.1


2.17

Ar Condicionado

DIFERENÇAS TERMODINÂMICAS ao utilizar o R 134 a:

Aumenta a pressão de condensação; Diminui a pressão de evaporação; Diminui a temperatura de saída do gás do compressor; Aumenta o calor de evaporação; Aumenta o volume específico, por isso o R 134 a tem maior condutibilidade térmica que o R 12.

PROPRIEDADES FÍSICAS DO R 134 a: As propriedades do R 134 a são muito semelhantes às do R 12: Não é tóxico;

É incolor

Não é inflamável;

É inodor

Não é corrosivo;

Mistura-se bem com alguns tipos específicos

Não é explosivo

Tem elevado calor de evaporação a baixa

Não mancha

Boa estabilidade químiFig. 2.24 – Botija de produto refri

E ainda: Não ataca o Ozono; Não produz SMOG.

2.18


gerante

Ar Condicionado

Na manipulação os cuidados a ter com o R 134 a são já conhecidos do R 12: Operar em ambientes bem ventilados; Evitar a dispersão do R 134 a na atmosfera; Evitar o contacto do R 134 a com a pele e olhos; Não expor os recipientes de R 134 a ao sol ou outra fonte de calor.

2.4 – FUNCIONAMENTO DO AR CONDICIONADO

1 – Exterior; 2 – Motor (radiador); 3 – Exterior (filtrado); 4 – Habitáculo; 5 – Compressor; 6 – Filtro secador; 7 – Válvula expansora; 8 – Condensador; 9 - Evaporador. Fig. 2.25 – Circuito de ar condicionado

O sistema de ar condicionado está totalmente integrado no sistema de aquecimento e de ventilação do veículo. A conduta do ar no interior do habitáculo não é alterada pela integração do ar condicionado. A diferença em relação aos veículos sem ar condicionado consiste no facto de, no ar condicionado, o evaporador estar montado na conduta do ar no corpo de aquecimento.


2.19

Ar Condicionado

O ar fresco aspirado do exterior é obrigatoriamente passado pelas lâminas do evaporador 1 na Fig. 2.26, antes de fazer a sua entrada no habitáculo.

1

1 - Evaporador

Fig. 2.26 – Ventilação do habitáculo

Isso acontece independentemente do facto de o ar condicionado estar ligado ou desligado. O fluxo de ar não é grandemente afectado pelo evaporador. Com este sistema é possível conduzir ar frio ou quente até às saídas do ar, reguláveis separadamente umas das outras, com vista a realizar tarefas específicas como desgelo ou o desembaciamento. Da climatização dos veículos faz não apenas parte a entrada de ar fresco como também a saída do ar saturado. O ar entrado pelo sistema de ventilação no habitáculo escapa-se por saídas de ar nos painéis laterais do veículo, atrás do revestimento traseiro. Umas lâminas de borracha asseguram a saída do ar do veículo, sem permitir a entrada de matérias indesejáveis no habitáculo, do exterior.

2.20


Ar Condicionado

Dentro de um sistema de ar condicionado em funcionamento, produz-se continuamente o seguinte processo: O gás refrigerante a baixa pressão é aspirado pelo compressor. Durante a compressão este gás aquece; O gás quente a alta pressão passa pelo condensador, onde transfere o seu calor para as superfícies do condensador; Ao ceder o seu calor, o gás condensa-se formando um líquido a alta pressão; Este líquido a alta pressão passa no evaporador através de uma restrição (tubo de orifício ou válvula TXV). Esta restrição controla o volume de produto refrigerante que entra no lado de baixa pressão do sistema; Dentro do evaporador, o produto refrigerante a baixa pressão evapora-se e absorve calor da superfície do evaporador; Ao evaporar-se (o produto) dilata-se e aumenta a pressão do lado da baixa. Este gás é aspirado pelo compressor e repete-se o ciclo.

2.4.1 – CIRCUITO DO AGENTE FRIGORÍFICO Ciclo de refrigeração básico: Um sistema de refrigeração de ar

Para um sistema de refrigeração básico, necessitaria apenas da instalação de um compressor nesta parte do circuito.

condicionado consta de vários componentes unidos por tubos que formam um circuito fechado. O produto refrigerante circula por este circuito, absorvendo calor no evaporador e libertando-o no condensador.

Fig. 2.7 - Circuito básico de frio


2.21

Ar Condicionado

Zonas de Alta e Baixa Pressão: O sistema está dividido em duas partes: a zona de alta pressão e a zona de baixa pressão.

1 – Compressor; 2 – Embraiagem eléctrica; 3 – Condensador; 4 – Ventilador do condensador; 5 – Interruptor de alta pressão; 6 – Filtro secador; 7 – Interruptor de baixa pressão; 8 – Interruptor de temperatura; 9 – Sensor de temperatura; 10 – Colector de condensação; 11 – Evaporador; 12 – Ventilador do habitáculo; 13 – Controlo do ventilador; 14 – Válvula de expansão; 15 – Líquido de alta pressão; 16 – Gás de alta pressão; 17 – Líquido de baixa pressão; 18 – Gás de baixa pressão. Fig. 2.28 - Alta e baixa pressão do circuito

Estas duas zonas estão separadas por um dispositivo dosificador (tubo do orifício ou TXV) e o compressor. Como o compressor pode impulsionar mais produto do que aquele que pode passar pelo dispositivo dosificador, num determinado tempo, a pressão aumenta entre a saída do compressor e o referido dispositivo. Portanto, o lado de alta pressão, vai desde a saída do compressor, através do condensador, até á entrada do dispositivo dosificador. Durante o funcionamento do sistema, o lado da alta pressão é o de temperatura mais elevada.

2.22


Ar Condicionado

O lado de baixa pressão começa na saída do dispositivo dosificador, inclui o evaporador, o acumulador secador, até à entrada do compressor. Durante o funcionamento do sistema, o lado de baixa é o de menor temperatura. Os lados de alta e baixa pressão, podem distinguir-se de diversas formas: Diâmetro dos tubos de alta - menor do que os de baixa (normalmente); Temperatura dos tubos de alta - mais elevada (em funcionamento); Os tubos de baixa podem apresentar-se húmidos (em funcionamento); Através da medição da pressão. No circuito do produto refrigerante encontra-se reproduzido o Ciclo do Frio atrás descrito. No sistema fechado do automóvel desenrola-se também um processo de sequência periódica, isento de manutenção.

2.5 – COMPONENTES DO AR CONDICIONADO

1 – Tomada de carga de baixa pressão 2 – Compressor 3 – Condensador 4 – Câmara de Condensação (opcional) 5 – Pressóstato de três níveis 6 – Tomada de carga de alta pressão 7 – Válvula de expansão 8 – Evaporador 9 – Filtro secador 10 – Sensor de temperatura do evaporador (opcional)

Fig. 2.29 – Implantação de componentes


2.23

Ar Condicionado

2.5.1 – O COMPRESSOR À semelhança do alternador, também o compressor é accionado pelo motor do veículo, por intermédio de uma correia trapezoidal (ou Poly v estriada). Em casos poucos frequentes temos accionamento por veio, ou de engrenagem de carretos.

1 1 – Alternador 2 – Bomba de água

1

3 – Cambota 4 – Tensor 5 – Bomba de direcção assisti-

1

da 6 – Compressor de ar condicionado

1 1 1 Fig. 2.30 – Localização e accionamento do compressor

O compressor tem como missão provocar um aumento de pressão no agente frigorífico, criando um movimento no mesmo. Para conseguir a compressão do agente frigorífico, existem dois grupos de compressores:

COMPRESSOR CENTRIFUGO, em que a compressão se faz por efeito da força centrífuga. Estes não são usados nos automóveis, portanto abordaremos apenas os volumétricos:

2.24


Ar Condicionado

COMPRESSOR VOLUMÉTRICO, em que a massa aspirada se comprime por variação de volume: Rotativos; Alternativos.

COMPRESSOR ROTATIVO: Compressores parecidos em funcionamento ao motor Wankel. No seu interior existe um rotor com várias palhetas, que com a rotação criam variação da câmara de compressão para permitirem as fases correctas de funcionamento do compressor (admissão e compressão).

A – Parafuso de fixação da embraiagem; B – Acoplamento flexível; C – Freio; D – Polia; E – Freio; F – Bobine electromagnética; G – Anilhas de afinação da embraiagem; H – Ligação à massa; I – Alimentação da bobine; J – Ficha de ligação; L – Protecção térmica (eléctrica); M – Veio do compressor. Fig. 2.31 – Compressor rotativo


2.25

Ar Condicionado

A protecção térmica L da Fig. 2.31 é montada em série na circuito da bobine electromagnética e interrompe o circuito quando a temperatura no compressor atinge cerca de 1800 C, e volta a ligá-lo a cerca de 1200 C. Este tipo de protecção não é exclusivo deste compressor, encontrando-se igualmente noutro tipos de compressor.

1 2 1 – Válvula anti-retorno 2 – Conduta de escape

3 6

4

7

5

3 – Tambor 4 – Palhetas 5 – Carcaça 6 – Admissão 7 – Câmara

Fig. 2.32 – Corte 1 do compressor rotativo

13

14

12

4 – Palhetas 5 – Carcaça 8 – Tampa posterior

15

9 – Válvula eléctrica de controlo de débito 10 – junção de aspiração 11 – Câmara de aspiração de bai-

8

xa pressão 12 – Tampa anterior

4

13 – Protecção termoeléctrica 14 – Junção de escape 15 – Câmara de alta pressão

11

10

9

5


2.26


Ar Condicionado

14

3

4

3 – Tambor 4 – Palhetas 5 – Carcaça 9 – Válvula eléctrica de controlo de débito

15

11 – Câmara de aspiração de baixa pressão 14 – Junção de escape 15 – Câmara de alta pressão

11

5

9


FUNCIONAMENTO O gás é aspirado pela abertura D pela progressiva expansão do espaço C, existente entre as palhetas A e B: ocorre o início da fase de expansão (Fig. 2.35).

A

D

C

B

Fig. 2.35 – Admissão do produto refrigerante


2.27

Ar Condicionado

A posição das palhetas A e B faz com que o espaço C esteja no máximo do seu volume. Em especial a palheta A intercepta a comunicação entre o espaço C e a abertura D, completando a fase de aspiração (Fig. 2.36).

D

A

B C Fig. 2.36 – Final da admissão

O espaço C reduz-se de volume e a pressão do gás aumenta: inicia-se a fase de compressão (Fig. 2.37).

B

C

A Fig. 2.37 – Compressão do produto refrigerante

2.28


Ar Condicionado

A pressão do gás aumenta ainda mais até abrir a válvula de lâmina (anti-retorno) B: inicia-se a fase de descarga (escape) – Fig. 2.38.

B

A A

A

A

C

A – Tambor B – Válvula de escape C – Palheta

Fig. 2.38 – Início de descarga (escape)

A - Palheta

Fig. 2. 39 – Final da descarga (escape)

O controlo do caudal é obtido através de um mecanismo electropneumático, incorporado no compressor, que faz passar uma parte do gás que se encontra em fase de compressão à entrada, ou seja, na câmara de baixa pressão. Com tal sistema, conseguemse reduções de caudal na ordem dos 60%.

A – Pistão; B – Mola de oposição; C – Cilindro; D – Escape (controlo de débito); E – Câmara; F – Câmara de baixa pressão; G – Furo calibrado; H – Válvula electromagnética (controlo de débito); I – Conduta L - Palheta.

Fig. 2.40 – Controlo volumétrico


2.29

Ar Condicionado

COMPRESSORES ALTERNATIVOS: O Compressor Alternativo, tem um funcionamento muito semelhante ao motor (mais comum) do automóvel. Deste tipo de compressores são utilizados principalmente dois modelos:

COMPRESSOR ALTERNATIVO COM CAMBOTA Normalmente compostos por dois cilindros em linha com uma válvula de duas lâminas que através de uma pré-carga aplicada sobre as mesmas, Fazem alternadamente a função de admissão e escape do produto refrigerante.

1 2 3 4 5

6 7

8

1 – Carcaça; 2 – Chaveta; 3 – Bobine electromagnético; 4 – Parafuso; 5 – Polia com embraiagem; 6 – Anilha; 7 – Parafuso de fixação; 8 – Cambota Fig. 2.41 – Compressor com cambota

Este tipo de compressor não é muito utilizado em viaturas ligeiras.

2.30


Ar Condicionado

COMPRESSOR ALTERNATIVO COM PRATO OSCILANTE Os compressores com prato oscilante são formados normalmente por 5 a 7 cilindros, montados na horizontal, no interior dos quais trabalham os êmbolos (pistons), dispostos de forma axial, alternativamente, por acção do prato oscilante, aspirando o produto refrigerante do evaporador e comprimindo-o para o condensador.

Fig.2.42 – Compressor com prato oscilante

Existem compressores alternativos de prato oscilante, sem regulação e com regulação de débito. Os componentes de ambos são praticamente os mesmos, à excepção da válvula reguladora que equipa um deles (com regulação), e assim lhe confere a possibilidade de alterar a sua cilindrada em função das necessidades.

A

B

C

A – Prato oscilante B – Baixa pressão C – Alta pressão D – Escape E – Válvula de admissão F – Pistão G – Veio de impulsão

D

F

G

E

Fig. 2.43 – Compressor com prato oscilante


2.31

Ar Condicionado

CICLO IDEAL DE FUNCIONAMENTO DE UM COMPRESSOR: A linha 1-2 representa a compressão do agente frigorífico no cilindro desde a pressão P1 até à pressão P2. Neste tempo, o êmbolo desloca-se do P.M.I. até ao P.M.S., e as válvulas de admissão e escape estão fechadas. Ao alcançar a pressão P2 (correspondente à existente no condensador) a válvula de escape abre-se e dá-se a expulsão do agente frigorífico segundo a linha 2-3. Quando o êmbolo alcança o ponto 3 (P.M.S.) começa a deslocar-se de novo até ao P.M.I.. A válvula de admissão não se abre imediatamente, pois no espaço morto (D) fica uma certa quantidade de refrigerante à pressão P2, superior a P1. Quando a pressão no interior desce segundo a linha 3-4 até ao valor de P1, a válvula de admissão abre-se e o agente frigorífico (gás) procedente do evaporador, enche de novo o cilindro segundo a linha 4-1.

PMI – Ponto morto inferior (do pistão) PMS – Ponto morto superior

(do pistão)

d – Câmara P1 – Pressão inferior P2 – Pressão superior 1

2 – Compressão

2

3 – Escape

3

4 – Admissão

4

1 – Fim da admissão

Fig. 2.44 – Gráfico de funcionamento de um compressor ideal

2.32


Ar Condicionado

ACOPLAMENTO MAGNÉTICO O Acoplamento Magnético é o elemento intermédio entre o motor do veículo e o compressor de ar condicionado. No momento da sua activação, o acoplamento magnético permite que a rotação do motor passe para o compressor. \Ao activar o ar condicionado, é enviada corrente eléctrica à bobine de atracação que por sua vez cria um campo magnético que atrai o prato de arrasto contra a polia, criando um só corpo e assim transmitindo o movimento do motor ao compressor. Quando é desligada a bobine de atracação finda o campo magnético, e por acção do efeito de recuperação (molas de lâmina contidas no prato de arrasto) se separa a polia, e o compressor pára a sua rotação, ficando apenas a polia a acompanhar a rotação do motor.

A B

A – Polia B – Rolamento C – Bobine electromagnética

D Fig. 2.45 – Sistema de acoplamento do compressor, em repouso


2.33

Ar Condicionado

D

D - Prato de arrasto

Fig. 2.46 – Sistema de acoplamento do compressor,

activado

COMPRESSOR DE CILINDRADA VARIÁVEL As condições de funcionamento de um sistema de ar condicionado alteram-se permanentemente. O rendimento frigorífico necessário precisa de se ajustar aos seguintes factores: Regime de rotação do motor; Passagem de ar pelo Condensadorr e pelo evaporador; Humidade atmosférica; Temperatura do ar exterior.

A

C

B

A – Máxima cilindrada; B – Mínima cilindrada; C – Curso do pistão

2.34


Ar Condicionado

Com o ar condicionado ligado o compressor funciona sempre (reduzindo o trabalho do sistema electro-magnético de acoplamento e poupando a correia e o próprio compressor). O grau de eficácia optimizado é obtido através do ajuste do débito do produto refrigerante a cada situação concreta. Para a necessária regulação do disco oscilante, com essa finalidade, é necessário um elemento regulador especial (válvula reguladora descrita neste módulo em capítulo posterior). A responsabilidade pelo respectivo posicionamento do disco oscilante, cabe à relação entre a pressão interna na carcaça e a soma das pressões individuais (o número de pistons é variável) na câmara de compressão, e o momento daí resultante em volta do ponto de rotação do disco oscilante. Se ambas as pressões forem equivalentes a posição do disco oscilante não se altera e o rendimento do compressor mantêm-se inalterado. Como a pressão permanece praticamente constante do lado da alta pressão do compressor, o ângulo de inclinação do disco oscilante só pode ser ajustado ao rendimento necessário, através de uma alteração da pressão interior na carcaça. Quanto maior for a inclinação, tanto maior será a cilindrada e consequentemente o rendimento. Com o disco oscilante quase na vertical em relação ao eixo de rotação, a cilindrada é reduzida e consequentemente o débito do produto refrigerante também. O ângulo de inclinação específico resulta do rendimento frigorífico necessário. O ajuste entre a cilindrada mínima e máxima é gradual.

A

C

B

D

P E O

N

F

M

G L J

I

H

A – Alimentação de bobine B – Prato oscilante C – Junta tórica D – Cabeça posterior E – Válvulas F – Válvula reguladora G – Freio H – Junta da cabeça posterior I – Guia J – Rótula L – Junta tórica M – Rolamento da Polia N – Freio O – Retentor – Conjunto de embraiagem

Fig. 2.48 – Representação do interior de um compressor de cilindrada variável


2.35

Ar Condicionado

2.5.2 - VÁLVULA REGULADORA A grandeza de identificação do ângulo de inclinação correcto do disco oscilante é um valor da baixa pressão existente na válvula reguladora. Uma baixa pressão elevado significa um mau rendimento frigorífico, um valor baixo é sinónimo de uma alto rendimento. Um rendimento frigorífico alto significa um congelamento da superfície do evaporador. A válvula reguladora dispõe de um diafragma que actua sobre uma haste de válvula e sobre uma esfera de válvula. Estas regulam a secção da válvula e aumentam ou diminuem, deste modo, a pressão interior na carcaça. 1

2 1 – Pressão de descarga do compressor 2 – Entrada de pressão ao cárter

3

3 – Retorno de pressão do cárter 4 – Pressão de aspiração do compressor

4

Fig. 2.49 – Válvula reguladora

Quando a necessidade do sistema de ar condicionado é alta, o corpo da membrana da válvula reguladora do compressor está submetida à pressão. A entrada da pressão de descarga fecha-se por meio da válvula de bola. A entrada de pressão de aspiração do compressor está aberta e estabelece-se circulação desde o cárter. A diferença de pressão entre as partes superior e inferior do pistão aumenta, e o prato oscilante situase na posição de ângulo máximo. O compressor funciona à cilindrada máxima.

2.36


Ar Condicionado

A

B

C

D E

A – Prato oscilante B – Pistão C – Fole da válvula reguladora D – Válvula reguladora E – Guia F – Centro do eixo

Baixa pressão Cescarga Cárter Fig. 2.50 – Cilindrada máxima

Quando a necessidade de capacidade do sistema é mais baixa, o corpo da membrana da válvula reguladora dilata-se, a entrada da pressão de descarga abre-se mediante a válvula de bola, e fecha-se a comunicação com a pressão de aspiração. Haverá circulação desde o lado de pressão de descarga, ao cárter.


2.37

Ar Condicionado

A diferença de pressão entre a parte superior e inferior do pistão diminui. Desta acção resulta a redução do ângulo de inclinação do prato e consequentemente, a cilindrada diminuiu.

A

B

C

D E

A – Prato oscilante B – Pistão C – Fole da válvula reguladora Baixa pressão Cescarga Cárter Fig. 2.51 – Cilindrada mínima

2.38


D – Válvula reguladora E – Guia F – Centro do eixo

Ar Condicionado

LUBRIFICANTE O lubrificante do compressor lubrifica os componentes móveis do compressor da válvula reguladora e da válvula de expansão. Do mesmo modo, impede também a corrosão nos componentes condutores do produto refrigerante do ar condicionado. O lubrificante do compressor circula em todo o circuito do produto refrigerante. Trata-se de um óleo PAG* sintético especialmente ajustado a actuar em conjunto com o produto refrigerante R 134 a (para o R 12 era utilizado um óleo mineral) . Absorve a humidade do ar evitando a deterioração do sistema. Não pode ser misturado nem substituído por lubrificantes à base de óleo mineral! Antes da primeira utilização do ar condicionado a quantidade total de lubrificante do compressor (aproximadamente 300 ml) encontra-se dentro do mesmo. Na primeira utilização o lubrificante é introduzido pelo produto refrigerante no respectivo circuito. Quando o ar condicionado é desligado, deposita-se nos diversos componentes proporcionalmente, desta forma não precisa de ser substituído pois não se gasta com o funcionamento do ar condicionado. Se não estiver seguro de que a embalagem de óleo a utilizar se encontrava bem fechada, desfaça-se desse óleo (cumprindo o regulamentado) e use óleo de um recipiente novo. O óleo PAG quando exposto ao ar absorve 2 Vol.% de humidade em 120 horas. O atesto do lubrificante do sistema está descrito em “evacuação, reciclagem e enchimento”.

Fig. 2.52 –Óleo lubrificante

Exemplo de embalagens com óleo PAG para sistemas de ar condicionado. As embalagens devem manter-se fechadas, e o sistema de ar condicionado, quando em reparação, deve ser conservado em vácuo para não absorver oxigénio.


2.39

Ar Condicionado

Esgotar um compressor usado Quantidade retirada: > 100 ml – óleo a mais no sistema < 100 ml – óleo a mais no sistema < 60 ml – óleo insuficiente no sistema

Fig. 2.53 – Vazar compressor

Quantidade de óleo a adicionar após reparação do sistema: Filtro secador: ± 40 – 60 ml. Condensador: ± 60 – 80 ml. Evaporador: ± 60 – 80 ml. Compressor: ± 90 –150 ml. Tubos: ± 40 – 60 ml.

Fig. 2.54 – Encher compressor

Exemplos de equipamentos para enchimento de óleo do sistema.

Fig. 2.55 – Seringas de enchimento

2.40


Fig.2.56 – Bomba de enchimento

Ar Condicionado

2.5.3 – VÁLVULA EXPANSORA, TXV, E ORÍFICIO Conforme já referido noutra passagem, o circuito do líquido refrigerante tem uma vertente de alta pressão e outra de baixa pressão. O “ponto de separação” é constituído pela válvula de expansão termostática, instalada na caixa de distribuição de ar entre a conduta de entrada e saída do evaporador. Assume uma função estranguladora e determina o fluxo de passagem do refrigerante em função da sua respectiva temperatura. Devido à rápida quebra de pressão depois da válvula de expansão, o produto refrigerante evapora no evaporador. Neste ponto é extraído ao ar exterior que passa pelas lâminas do evaporador no sentido do habitáculo, o calor necessário, produzindo-se o seu arrefecimento. Um fino filtro de malha, situado na entrada do líquido de alta pressão, impede que a subida de partículas metálicas e outros materiais estranhos obstruam o orifício da válvula. As obstruções do orifício diminuem o rendimento do sistema. Há no entanto diversas formas de expandir o produto refrigerante, no sistema do Ar Condicionado. O componente mais simples é a válvula expansora de orifício calibrado.

1

2

1 – Junta tórica; 2 – Tubo de orificio Fig. 2.57 – Corte de válvula de expansão de oríficio caalibrado

É constituída por um tubo, filtro e orifício dividindo a alta da baixa pressão, do sistema, situada entre o condensador e o evaporador. Trata-se de um orifício calibrado que permite passar apenas uma quantidade de fluido determinado.


2.41

Ar Condicionado

No lado de alta pressão, mantêm a pressão e com ela o estado líquido do produto refrigerante. Na saída do estrangulamento o produto sofre uma expansão, desce a pressão, e dá-se um abaixamento de temperatura considerável do mesmo. Ao passar pelo estrangulamento é pulverizado , e desta forma é mais fácil a sua posterior evaporação. Na evaporação do produto (à saída do orifício) a sua pressão caí para pouco mais de 1 Bar, e a uma temperatura na ordem dos 70 negativos sob a forma de vapor saturado.

VÁLVULA EXPANSORA DE SECÇÃO VARIÁVEL A válvula termostática de expansão (TXV) está instalada nos tubos de entrada e saída do evaporador. Converte o refrigerante líquido de alta pressão proveniente do depósito secador, em refrigerante líquido a baixa pressão, obrigando-o a passar através de um pequeno orifício antes de entrar no evaporador. Quando a carga térmica aumenta e diminui, a válvula de expansão fornece a quantidade correcta de produto ao evaporador para este conseguir a máxima transferência de calor. A válvula de expansão é composta por: corpo, elemento de actuação e orifício vedante. O orifício abre-se e fecha-se por acção de um diafragma. Este fecha-se em resposta à pressão do evaporador, aplicada à parte inferior do diafragma e à pressão da mola de retorno contra o orifício. Abrese por acção do gás do tubo capilar e do bolbo de comando contra a parte superior do diafragma. O bolbo do comando está aplicado à linha de gás de baixa pressão, imediatamente depois da saída do evaporador, e está cheio de um gás de alto coeficiente de dilatação. À medida que muda a temperatura da saída do evaporador, o gás contido no bolbo de comando dilata-se ou contrai-se, controlando a acção da válvula. A válvula expansora termostática (TXV) é responsável por três funções interacionadas:

Estrangulamento Modulação Medição

2.42


Ar Condicionado

Estrangulamento: O caudal do produto refrigerante é estrangulado ao passar através da válvula. O líquido a alta pressão entra na válvula e sai dela a baixa pressão. Esta baixa pressão faz com que o produto mude de estado. Modulação: A TXV (Fig. 2.58) ajusta a quantidade de liquido a baixa pressão que entra no evaporador, para conseguir uma refrigeração adequada. A válvula modula a posição de totalmente aberta a fechada, para conseguir o caudal adequado. Medição: A carga e as mudanças de temperatura afectam o caudal que entra no evaporador. Uma maior carga exige mais refrigerante para manter a temperatura óptima no evaporador.

1 – Evaporador 2 – Válvula TXV

1 2 Fig. 2.58 – Válvula de expansão


2.43

Ar Condicionado

Todas as TXV se ajustam para compensar o estado de diferencial, ou seja, a diferença entre a temperatura de entrada e a de saída do evaporador, criada na transformação do produto refrigerante líquido em gás. Teoricamente, todo o refrigerante líquido ferve antes de chegar às saídas do evaporador, mas de facto, a temperatura do produto refrigerante está acima do ponto de ebulição. Por exemplo, o refrigerante num evaporador a 196 kpa tem uma temperatura de –10 C. Ao ferver o refrigerante, a temperatura do gás sobe até que, à saída, alcance 1,60 C. A diferença entre a entrada e a saída (diferencial) é de 2,60 C. Se aumentar o tamanho do evaporador, passa-se o mesmo.

1 – Válvula 2 - Agulha 3 - Termóstato 4 – Produto refrigerante

Fig. 2.59 – Válvula expansora TXV

Para compensar as diferenças de pressão/temperatura à saída do evaporador, um equilibrador modula entre a pressão real e a temperatura medida. Isto permite que a válvula meça a quantidade de produto refrigerante com mais precisão. Existem dois tipos de equilibradores: internos e externos. Normalmente, as válvulas equilibradoras internas utilizam-se em pequenos sistemas evaporadores, enquanto que nas unidades grandes se utilizam equilibradoras externas.

2.44


Ar Condicionado

Em caso de avaria, a TXV apresenta os mesmos sintomas que o tubo de orifício. A falha normalmente deve-se a um mau funcionamento da unidade de accionamento e ao fecho da válvula. Os filtros de entrada e saída também se podem obstruir como referido anteriormente.

2.5.4 – O CONDENSADOR O condensador (fig. 2.60) é praticamente o “radiador” do ar condicionado. O produto refrigerante aquecido na compressão é arrefecido pelo ar exterior que passa pelas lâminas do condensador, voltando a passar ao estado líquido. Este processo é designado, na linguagem técnica, por condensação, assunto tratado no capítulo 7.2 (Fundamento II). Aqui o produto refrigerante entra (proveniente do compressor) na forma

1 2 3

de vapor quente de alta pressão, cede calor e condensa-se, transformando-

1 – Entrada do condensador

se em líquido quente de alta pressão.

2 – Condensador

Na saída do condensador o produto

3 – Saída do condensador

refrigerante

tem

aproximadamente

uma pressão de 15 Bar e uma tempe-

Fig. 2.60 - Condensador

ratura de 580C. O condensador consiste de uma tubagem com a forma de serpentina, firmemente ligada por meio de lâminas. Não só conferem ao sistema a necessária estabilidade como aumentam, acima de tudo, a superfície de dissipação de calor. Deste modo se assegura sempre uma dissipação de calor tanto quanto possível intensa. Para que passe uma quantidade de ar fresco exterior suficiente pelo condensador, este está sempre disposto à frente do radiador do líquido de arrefecimento do motor. Para evitar eventuais problemas com o arrefecimento do motor, os veículos com ar condicionado são equipados com um radiador de alto rendimento e um ventilador auxiliar, que zelam permanentemente por uma refrigeração suficiente.


2.45

Ar Condicionado

Fig. 2.61 - Condensador

O condensador pode funcionar incorrectamente por diversos motivos: fugas, restrição à passagem do produto, e restrição á passagem do ar através dele. As restrições á passagem provocam um aumento de pressão no condensador, visto não se efectuar o abaixamento de temperatura desejável no produto. Uma restrição parcial pode fazer com que se forme gelo no condensador no local da restrição, pois após o semi-entupimento, dá-se a expansão do produto e o consequente abaixamento da temperatura do mesmo. Durante o funcionamento normal do sistema, o tubo de entrada tem uma temperatura mais elevada, que o de saída.

2.5.5 – VENTILADOR DO RADIADOR

Fig. 2.62 - Ventilador

2.46


Ar Condicionado

Embora o ventilador auxiliar só faça indirectamente parte do sistema do ar condicionado, desempenha, no entanto, uma função importante, pelo que deve ser também aqui referido. O condensador está montado à frente do radiador. Consequentemente chega até ao radiador do líquido de arrefecimento do motor, ar mais quente e em menor quantidade. Numa situação extrema, nomeadamente nos dias quentes de Verão, isso poderá conduzir a temperaturas inadmissivelmente elevadas, no sistema de arrefecimento do motor. O calor reflectido pelo radiador tem, por seu lado, efeitos negativos sobre o condensador e, deste modo, sobre o rendimento do ar condicionado. Para que não se produza um colapso geral provocado pelo calor. Está instalado um ventilador eléctrico auxiliar (variando a sua colocação em função do fabricante), que se vai ligando e desligando em função da temperatura do líquido de arrefecimento, ou pressão do produto refrigerante do sistema de ar condicionado.

TIPOS DE VENTILADORES Por opção do fabricante, é usual utilizar um ou dois ventiladores, trabalhando estes em série ou paralelo, Conforme as necessidades do sistema, assim é feita a ligação. Para temperatura mais baixa, pressão mais baixa, e temos ligação em série. Para temperatura mais elevada, pressão mais elevada, é ligado um segundo contacto do Pressostato, é alterada a ligação dos relés, e o sistema passa a trabalhar com os ventiladores em paralelo, logo maior velocidade e maior caudal de ar para arrefecimento (fig. 2.71). Existem também sistemas em que o controlo dos ventiladores se faz por queda de tensão. Com uma resistência em série com o ventilador, temos duas velocidades do ventilador (através da resistência, ou directo). Não muito, mas usual, é o controlo dos ventiladores electronicamente. Uma unidade electrónica controla directamente os ventiladores, dispondo de várias fases de ventilação (podem chegar a 6).


2.47

Ar Condicionado

2.5.6 – O EVAPORADOR

Fig. 2.63 - Evaporador

Á semelhança do condensador, também a estrutura do evaporador, colocado à frente do corpo de aquecimento na caixa de distribuição do ar, consiste num sistema de tubagens e lâminas. Quando o ar condicionado está ligado, o produto refrigerante que entra evapora sendo retirado o calor ao ar que passa através das lâminas, e é assim refrigerado neste processo. A humidade atmosférica libertada deposita-se no evaporador. Como efeito secundário prático, a água de condensação que se forma liga-se às partículas de pó e aos pólens de flor, sendo conduzida para o exterior pelo tubo de escoamento da água de condensação. Através de uma regulação selectiva da temperatura, evita-se eficazmente neste processo, um congelamento do evaporador que poderia reduzir a passagem de ar através do mesmo. Deste modo, o evaporador refrigera, limpa e seca o ar conduzido para o interior do habitáculo do veículo. O produto refrigerante saí do evaporador mais ou menos à pressão de 1 Bar e a uma temperatura de 0 graus.

2.48


Ar Condicionado

2.5.7 – FILTRO SECADOR (DESIDRATADOR)

1 – Passador 2 – Filtro 3 – Agente de desidratação Fig. 2.64 – Filtro secador

O filtro desidratador, instalado entre o condensador e a válvula de expansão, possui três funções fundamentais: Actua como acumulador para o fluído refrigerante; Actua como elemento de filtragem; Actua como elemento de secagem. O filtro acumula grande parte do fluido refrigerante (no estado líquido) do sistema e serve como separador entre o líquido refrigerante no estado líquido e no estado gasoso. A humidade existente no sistema pode ser extremamente danosa, uma vez que, em contacto com o fluido refrigerante, gera ácido clorídico e fluorídrico que corroem os componentes, deteriorando-os.


2.49

Ar Condicionado

Além disto, a humidade pode provocar a formação de gelo na válvula de expansão do sistema. Dentro do filtro desidratador, há substâncias (gel de sílica ou SILICAGEL e alumína activada) que capturam a humidade existente no fluido refrigerante.

1 – Corpo do Filtro 2 – Filtro 3 – Filtro desidratador 4 – Junção de saída 5 – Vidro-mostrador de controlo do sistema

Fig. 2.65 – Filtro secador com visor

Por este motivo é necessário conservar os filtros desidratadores cuidadosamente tapados e em ambiente seco até ao momento da instalação. No filtro desidratador, próximo à junção de saída, há uma parte de vidro que possibilita o exame visual do funcionamento do sistema. Podem ocorrer quatro casos:

A - Vidro transparente: indica que o sistema foi carregado correctamente ou que no sistema não há líquido refrigerante (em tal caso, nota-se a completa falta de acção arrefecedora no evaporador). Também no caso de excessiva carga de líquido de arrefecimento, o vidro pode apresentar-se transparente. Aconselha-se a efectuação de uma análise das pressões.

2.50


Ar Condicionado

B - Existência de bolhas no vidro-mostrador: a formação de bolhas de vapor ou espuma através do vidro indica que há uma quantidade insuficiente de líquido refrigerante ou uma infiltração de ar no sistema; podem-se notar ocasionalmente bolhas durante a activação do sistema ou durante as fases de desengate da embraiagem electromagnética.

C - Fios de óleo: indica a falta de fluido refrigerante e que o óleo contido no compressor está circulando no sistema.

D - Fluído uniforme estriado no vidro-mostrador: indica que a substância secante contida no filtro dissociou-se e está circulando no sistema por causa da rotura dos discos de vedação.

Fig. 2.66 – Visor-mostrador


2.51

Ar Condicionado

DEPÓSITO COLECTOR Este dispositivo também secador equipa sistemas apenas com válvula expansora de orifício calibrado, e está montado entre o evaporador e o compressor. 1 8 2

1 – Entrada de vapor

7

2 – Saída 3 – Secante 4 – Purga de óleo 5 – Filtro de óleo

6 3

6 – Tubo interno 7 – Deflector 8 – Entrada

5 4 Fig. 2.67 – Depósito colector

Com funções idênticas ao desidratador, em relação à humidade, este também actua como um depósito, recebendo produto refrigerante líquido, vapor, e óleo procedente do evaporador. A sua principal função é separar o vapor do líquido, de modo a não chegar líquido ao compressor evitando a deterioração deste. TIPOS DE FILTRO SECADOR Estudámos no capítulo anterior, um tipo de filtro secador (desidratador) com visor, para observar a quantidade de produto e até fazer o diagnóstico ao sistema, no entanto, não é generalizada a utilização desta peça.

2.52


Ar Condicionado

Por opção dos fabricantes, podemos encontrar tipos de secador em que o elemento que contém o agente secante pode ser substituído.

1 – Entrada de vapor 2 – Saída 3 – Secante 4 – Purga de óleo 5 – Filtro de óleo 6 – Tubo interno 7 – Deflector 8 – Entrada

Fig. 2.67 – Depósito colector

2.5.8 – CIRCUITO DE SEGURANÇA Um sistema de ar condicionado é dotado necessariamente de um sub-sistema de segurança, variando com as opções do fabricante, sistema de arrefecimento instalado, tipo de alimentação do motor (diesel, gasolina ou outro, com ou sem gestão electrónica). Assim, e porque se torna substancialmente difícil abordar caso a caso cada opção, estudamos um caso que ilustra a generalidade: Veículo do segmento B; Motor a gasolina; Com gestão electrónica do motor; Sem controlo electrónico de climatização; Com compressor alternativo de prato oscilante com cilindrada variável.


2.53

Ar Condicionado

As pressões e temperaturas aqui apresentadas, são utilizadas num determinado modelo, e servem para compreender o funcionamento de um sub-sistema de segurança e controlo de um sistema de ar condicionado, e não como valores de diagnóstico na generalidade (para isso, será necessário informação do fabricante da viatura). As pressões e temperaturas aqui apresentadas, são utilizadas num determinado modelo, e servem para compreender o funcionamento de um sub-sistema de segurança e controlo de um sistema de ar condicionado, e não como valores de diagnóstico na generalidade (para isso, será necessário informação do fabricante da viatura).

FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO DE SEGURANÇA Interruptor do Ventilador Auxiliar Quando aumenta a pressão no condensador, aumenta também a sua temperatura. Para evitar pressões inadmissivelmente elevadas no circuito do produto refrigerante, com uma pressão superior a cerca de 1900 kPa (19,0 bar), o interruptor liga o ventilador auxiliar e passa o ventilador do radiador da 1ª para a 2ª velocidade. Abaixo de cerca de 1500 kPa (15,0 bar) volta a ligar a 1ª velocidade.

Interruptor do Aumento do Número de Rotações (Interruptor do Sistema de Injecção) O interruptor do sistema de injecção produz um aumento do número de rotações no ralenti quando a pressão no circuito do produto refrigerante sobre para um valor superior a cerca de 1100 kPa (11,0 bar). Compensa, assim, a quebra do número de rotações que se verifica quando se liga o ar condicionado. Abaixo de cerca de 900 kPa (9,0 bar) o interruptor do sistema de injecção volta a desligar-se. O interruptor está montado na conduta de alta pressão, entre o compressor e o condensador. Outros sistemas existiram em função dos outros sistemas de alimentação dos motores. Desde sistemas electro-pneumáticos no controlo do acelerador, a válvulas eléctricas em derivação com a borboleta do acelerador. Sistemas de gestão electrónica de motores para modelos actuais já nem necessitam de qualquer tipo de auxílio pois a unidade de comando do motor tem memorizado o parâmetro para a rotação de ralenti, corrigindo-a sempre, não importando qual a proveniência da carga aplicada ao motor.

2.54


Ar Condicionado

Interruptor da Temperatura do Líquido de Arrefecimento O interruptor (3) no lado debaixo do radiador é o interruptor do ventilador do radiador, utilizado também nos veículos sem ar condicionado. Quando a temperatura do líquido de arrefecimento atinge um valor superior a 100 ºC, este interruptor liga o ventilador do radiador e o ventilador auxiliar, em série. Quando é atingida uma temperatura de 95º C, voltam a ser desligados o ventilador do radiador e o ventilador auxiliar. O interruptor (4) na metade superior do radiador do motor é um interruptor com dois contactos. A 105º C, um dos contactos liga o ventilador auxiliar e o ventilador do radiador na 2ª velocidade e a 100º C volta a ligar os ventiladores na 1ª velocidade. O outro contacto desliga a 120º C o acoplamento magnético do compressor, voltando a ligá-lo quando é atingida uma temperatura de 115º C. Além dos componentes atrás descritos, temos:

Interruptor Triplo O interruptor triplo compreende: Interruptor de segurança de baixa pressão; Interruptor de segurança de alta pressão; Interruptor do ventilador auxiliar. Reage a três pressões diferentes na conduta de alta pressão e faz a ligação ao respectivo circuito.

Interruptor de Segurança de Baixa Pressão O interruptor de segurança de baixa pressão desliga o acoplamento magnético do compressor, assim que a pressão no circuito refrigerante baixa a cerca de 180 kPa (1,8 bar). Independentemente de uma temperatura exterior baixa, a causa de uma queda da pressão é, uma regra, consequência da falta de produto refrigerante motivada por uma fuga no circuito. Uma vez que o produto refrigerante transporta o lubrificante do compressor no circuito e que este último também se perde, juntamente com o refrigerante, pelas fugas, o corte do compressor constitui uma


2.55

Ar Condicionado

medida de segurança para o preservar de eventuais danos por falta de lubrificante. Acima de cerca de 250 kPa (2,5 bar) o interruptor de segurança de baixa pressão volta a ligar o compressor. Interruptor de Segurança de Alta Pressão O interruptor de segurança de alta pressão desliga o acoplamento magnético do compressor, quando a pressão no circuito do produto refrigerante ultrapassa cerca de 3000 kPa (30,0 bar). A causa disso poderá ser, por exemplo, um condensador sujo por fora, uma falha do ventilador auxiliar, uma temperatura exterior excepcionalmente elevada ou uma carga extrema do motor. O interruptor de segurança de alta pressão volta a ligar o compressor quando a pressão desce abaixo do valor normal de cerca de 2000 kPa (20,0 bar). Local dos Componentes (Interruptores)

1 – Interruptor triplo; 2 – Interruptor para informação do sistema de gestão do motor; 3 – Termocontacto (na parte inferior do radiador) para accionamento do ventilador do radiador; 4 – Interruptor duplo (dois contactos de temperaturas diferentes); 5 – Válvula de sobrepressão. Fig. 2.69 – Implantação de componentes

2.56


Ar Condicionado

ESQUEMA de blocos (EXEMPLO) O esquema de ligações mostra as relações de dependência entre o compressor e o ventilador auxiliar e as funções dos interruptores.

Fig. 2.70 - Esquema de blocos


2.57

Ar Condicionado

ESQUEMA ELÉCTRICO (EXEMPLO

K6 - Relé principal do sistema de ar condicionado K7 – Relé ventilador K26 – Relé duplo do ar condicionado e ventilador do habitáculo K51 – Relé do ventilador do radiador K52 – Relé inversos do ventilador do radiador K60 – Relé de atracção da polia do compressor K67 – Relé do ventilador do radiador (máxima velocidade M11) M4 – Motor ventilador do radiador M10 – Motor ventilador do habitáculo M11 – Motor ventilador do radiador S20 – Interruptor triplo S20.1 – Interruptor baixa pressão (protecção do compressor)

S20.2 – Interruptor alta pressão (protecção do compressor) S20.3 – Interruptor alta pressão (ligar ventilador) S24 – Comutador do ventilador do habitáculo S29 – Interruptor para ventilador (contacto com liquido de arrefecimento do motor) S101 – Interruptor do sistema de ar condicionado S109 – Interruptor de aumento de rotações (informação para o sistema de gestão do motor) S128 – Interruptor duplo para ventiladores V8 - Diodo Y1 – Bobine de atracção da polia X6 - Ficha

Fig. 2.71 – Esquema eléctrico de um sistema de ar condicionado

2.58


Ar Condicionado

2.5.9 – PARTICULARIDADES DO SISTEMA GESTÃO CONJUNTA O sistema de ar condicionado pode ser controlado conjuntamente com o sistema de ventilação para ar quente, ou seja, será apenas necessário seleccionar a temperatura e distribuição do ar e o sistema ligará o compressor ou deixará circular o líquido de arrefecimento do motor através do permutador (radiador de chauffage) de modo a aquecer o habitáculo. Os sistemas deste tipo, regulam (normalmente) automaticamente os seguintes parâmetros e funções: temperatura, distribuição e recirculação do ar e activação do compressor. Podem, no entanto, estas funções serem controladas manualmente, tendo prioridade sobre os parâmetros memorizados. Variando manualmente um comando os outros continuam no modo automático. A temperatura do ar nos difusores é sempre controlada electronicamente para que o valor da temperatura visualizado seja o correcto. Estes sistemas são normalmente diagnosticáveis pelos equipamentos de diagnóstico dos fabricantes do veículo, podendo nalguns casos estarem munidos de um sistema de registo de códigos de avaria e de um auto-diagnóstico.

1 2

3

1 – Actuador da recirculação do ar; 2 – Actuador da comporta de mistura 3 – Actuador da comporta de distribuição de fluxos Fig. 2.72 – Sistema de climatização por processador


2.59

Ar Condicionado

Fig. 2.73 – Controlo de climatização do processador

CONTROLO PARA U.E.C. MOTOR A alimentação da bobine de atracção da polia do compressor passa nalguns casos pelo sistema de gestão do motor. Em situações de excesso de temperatura do motor, como atrás foi referido, ou em situações de acelerações bruscas (velocidade angular elevada do potenciómetro da borboleta de admissão) o compressor é desligado, sendo ligado após a diminuição da referida temperatura (estes valores variam em função do modelo e tipo do motor). No caso de aceleração e após alguns segundos (5 a 10, variando em função do motor e modelo), o sistema liga novamente. Pretende-se, neste caso, não prejudicar a necessidade de potência imediata.

U.E.C. PARA OS VENTILADORES Como atrás referido, nalguns casos existe uma unidade electrónica para controlo dos ventiladores que recebe a informação da temperatura do motor, através da unidade de gestão do motor (e não de um termocontacto) e alimenta os ventiladores usando um estágio de potência por transistores o que lhe permite controlar os referidos ventiladores por fases (variando estas de acordo com a opção do fabricante). Esta unidade regista, normalmente, códigos de avaria e é diagnosticada pelo equipamento de diagnóstico do fabricante.

2.60


Ar Condicionado

2.6 – ASSISTÊNCIA TÉCNICA Os sistemas de ar condicionado não carecem de manutenção. Se, alguma vez se registar uma quebra do rendimento do ar condicionado, ou se se manifestarem outras deficiências, será necessária a prestação de uma assistência técnica competente. As instruções de segurança deverão ser rigorosamente observadas.

Fig. 2.74 – Recuperação e carga do sistema

Neste contexto são imprescindíveis conhecimentos técnicos profundos e a utilização de ferramentas especiais: toda a assistência aos sistemas de ar condicionado deverá ser exclusivamente prestada por um técnico com equipamento e dotado de conhecimentos para o efeito. De facto, só com uma criteriosa preparação e seguindo escrupulosamente cada um dos passos das operações se consegue evitar: A perda de tempo; O retorno à oficina; A perda do produto refrigerante.


2.61

Ar Condicionado

2.6.1 - TESTE DE RENDIMENTO Na medição da pressão com a os manómetros de serviço são medidos os valores nas gamas da alta e da baixa pressão. Para isso é condição um correcto enchimento do produto refrigerante. Os valores dependem da temperatura exterior, do número de rotações do motor e da passagem do ar pelo evaporador e pelo condensador. Os valores determinados têm de corresponder aos indicados nas instruções para ensaio, para atingir as temperaturas ali indicadas nos ejectores de ventilação. Os valores de pressão podem ser lidos no painel de comando da estação de serviço, ou nos manifold´s utilizados para o efeito. As válvulas da estação de carga marcadas com baixa (7) e vácuo (8), põem em comunicação os lados de alta e baixa pressão do circuito do sistema de ar condicionado. Assim: Nunca abrir as válvulas simultaneamente com o compressor ligado. Com ambas as válvulas abertas, põem-se em comunicação os lados de alta e baixa pressão do circuito o que provoca a destruição do compressor, especialmente com o motor do veículo a trabalhar. Ao ligar e desligar as mangueiras faça-o rapidamente e com segurança, para evitar entrada de ar no sistema ou reduzir ao mínimo as perdas de produto refrigerante.

2 – Mangueira de baixa pressão 3 – Mangueira de alta pressão 5 – Válvula do vacuómetro 6 – Válvula de gás de alta e baixa pressão 7 – Válvula da mangueira de baixa pressão com bomba de vácuo e carga 8 – Válvula da mangueira de alta pressão com bomba de vácuo e carga 9 – Válvula de bomba de vácuo (alta) 10 – Válvula de purga (óleo) 11 – Válvula para saía de líquido 14 – Mangueira de comunicação de bomba de vácuo 16 – Vacuómetro 18 – Manómetro de baixa pressão 19 – Manómetro de alta pressão 21 – Interruptor 22 – Interruptor do aquecimento do cilindro 30 – Agulha de marcação do vacuómetro Fig. 2.75 – Estação de enchimento

2.62


Ar Condicionado

TABELA COMPARATIVA PARA RENDIMENTO Tal como foi referido anteriormente, os valores abaixo descritos são valores meramente exemplificativos de modo a uma melhor compreensão do funcionamento do sistema, não substituem de modo algum, os valores indicados pelo fabricante do modelo.

TEMPERATURA

BAIXA

ALTA

TEMPERATURA

R.P.M.

EXTERIOR

PRESSÃO

PRESSÃO

DO AR NOS

DO MOTOR

DIFUSORES ºC

Bar

Bar

ºC

R.P.M.

5 - 10

8 - 14

1.9 - 2.1

1-4

2000

10 - 15

8 - 16

1.9 - 2.1

2-6

“

15 - 20

10 - 18

1.9 - 2.3

4-8

“

20 - 25

12 - 20

2.1 - 2.4

6 - 10

“

25 - 30

14 - 20

2.2 - 2.5

10 - 12

“

30 - 35

16 - 21

2.4 - 2.8

12 - 14

“

Tab. 2.1

2.6.2 – MANÓMETROS (EXEMPLOS) Manómetros de Classe 1 Manómetros de metal com erro de 1% na leitura, suportam sobre-pressões sem danificar o manómetro na ordem dos 200%. Parafuso de calibração por fora. Escalas Baixa pressão –1 a 10 bar/ - 30 a 140 PSI. Alta pressão –1 a 30 bar/ - 30 a 400 PSI.

Fig 2.76 – Manómetros de metal


2.63

Ar Condicionado

Os manómetros a óleo são mais resistentes a trepidações dando mais estabilidade à agulha.

Fig. 2.77 – Manómetros a óleo

Exemplo de manómetro com a particularidade de todas as peças em contacto com o fluido são de aço inoxidável.

Fig. 2.78 – Manómetro NH3 - Amónia

Manómetros combinados __ Com retardo até 350 lb; __ limitador para evitar pulsação e sobrecarga; __ parafuso de calibração de fácil acesso; __ escala de temperatura.

2.64


Fig. 2.79 – Manómetros combinados

Ar Condicionado

Manómetros de pressão __ Manómetro do lado de pressão com escala de – 1 a 34 bar (0 – 500 psi), com limitador; com escala de temperatura e parafuso de recalibração.

Fig. 2.80 – Manómetros de alta pressão

Manómetros de vácuo __ Manómetro de vácuo com indicador ajustável; __ Escala: 0 – -1000 mbar.

Fig. 2.81 – Manómetro de vácuo

Manómetros de vácuo TORR __ Manómetro de vácuo absoluto; __ Escala: 0 – -40 mbar.

Fig. 2.82 – Manómetro de vácuo TORR


2.65

Ar Condicionado

Manifold´s Manifold´s de quatro vias, líquidos ou secos de classe 1 com escalas em bar ou PSI, com válvula central de esfera de alta segurança.

Fig. 2.83 – Manifol´s de quatro vias sem mangueiras

Manifold´s de duas vias sem mangueiras

Fig. 2.84 – Manifold´s de duas vias

2.66


Ar Condicionado

Fig. 2.85 – Manifold´s de válvulas laterais e mangueiras de ligação rápida

2.6.3 - MEDIÇÃO DE TEMPERATURA A medição da temperatura (Fig. 2.86) indica-nos se os dados de rendimento do ar condicionado coincidem com os valores nominais das instruções para ensaio (Ficha Técnica da Viatura). E determinada a temperatura do ar dentro do habitáculo à saída de um ejector de ar de ventilação (Fig. 2.86) e ao mesmo tempo à temperatura exterior.

Fig. 2.86 – Medição de temperatura


2.67

Ar Condicionado

Fig. 2.87 – Termómetro analógico com estojo

2.6.4 – DETECÇÃO DE FUGAS

Fig. 2.89 – Detecção de fugas

2.68


Fig. 2.88 – Termómetro digital

Ar Condicionado

CUIDADOS A OBSERVAR NA DETECÇÃO DE FUGAS Antes de esvaziar e depois de encher o sistema de ar condicionado, é necessário verificar quanto à estanquicidade o circuito do produto refrigerante. Se eventuais fugas não forem localizadas antes do esvaziamento e vedadas nos subsequentes trabalhos de montagem, poderá ser aspirado ar e humidade para dentro do sistema na posterior operação de evacuação. As fugas no circuito do produto refrigerante verificam-se essencialmente junto das flanges e nos pontos de união. Uma parte das fugas são visíveis a olho nu. O lubrificante do compressor que sai também por uma fuga liga-se à poeira e às impurezas do ar, dando um aspecto oleoso e sujo á fuga. Para evitar as mínimas emissões de refrigerante que escapam aos olhos humanos, os serviços de assistência técnica dispõem de um detector de fugas electrónico. O aparelho de detecção tem a capacidade de indicar com fiabilidade pequeníssimas fugas na ordem de 15 g/ano.

DETECTOR DE FUGAS ACÚSTICOS Na localização de fugas com o respectivo detector é necessário observar diversas condições: Durante a detecção da fuga o motor do veículo permanece desligado; A bateria terá de ser desligada; Compartimento do motor deverá ser convenientemente arejado antes da detecção da fuga, uma vez que o detector reage também aos vapores dos produtos de limpeza, anti-congelantes, combustíveis, etc.; Durante a detecção da fuga a deslocação do ar dentro do compartimento do motor deverá ser tanto quanto possível minimizada, a fim de poder localizar as mais pequenas permeabilidades, Os pontos em questão são verificados pelo lado debaixo, dado que o refrigerante gasoso é mais pesado do que o ar.


2.69

Ar Condicionado

Aparelho (Fig. 2.90) com alimentação própria (pilhas), regulável em sensibilidade e volume de som na detecção da fuga. Indicação sonora e luminosa da grandeza da fuga e sua aproximação. Nalguns equipamentos é necessário comutar em função do tipo de produto refrigerante (R12 ou R134 a).

Fig. 2.90 – Detector de fugas acústico

DETECTOR DE FUGAS POR ULTRAVIOLETAS Para facilitar a assistência a sistemas de ar condicionado, alguns fabricantes introduzem (já na produção do veículo) um produto florescente no circuito de ar condicionado, que é detectado em caso de fuga, com óculos especiais e uma lâmpada de ultra-violetas (Fig. 2.91).

Fig. 2.91 – Detector de fugas por ultra-violetas

2.70


Ar Condicionado

Sistemas de ar condicionado que não tenham originalmente este produto, é possível introduzi-lo com equipamento especial (Fig. 2.92) e seguindo as instruções do fornecedor, pois produto em excesso danifica componentes do sistema, especialmente o comFig. 2.92 – Embalagem de produto para de tecção por ultra-violetas, com aplicador

pressor.

2.6.5 - CARGA DO SISTEMA Exemplo de carga com equipamento de carga com cilindro.

Fig. 2.93 – Equipamento de carga, com cilindro

1 – Suporte de tubos 2 – Mangueira de baixa pressão (azul) 3 – Mangueira de alta pressão (vermelha) 4 – Carga de cilindro (amarela) 5 – Válvula do vacuómetro 6 – Válvula de gás de alta e baixa pressão 7 – Válvula de mangueira de baixa pressão com bomba de vácuo e carga 8 – Válvula da mangueira de alta pressão com bomba de vácuo e carga 9 – Válvula da bomba de vácuo (alta) 10 – Válvula de purga (óleo) 11 – Válvula para saída de líquido 12 –Válvula de purga do cilindro 13 – Válvula para enchimento do cilindro 14 – Mangueira de comunicação com bomba de vácuo 15 – Ligações das mangueiras 16 – Vacuómetro 17 – Manómetro da pressão de gás no cilindro 18 – Manómetro de baixa pressão 19 – Manómetro de alta pressão 20 – Interruptor da bomba de vácuo 21 – Interruptor 22 – Interruptor do aquecimento do cilindro 23 – Depósito de purga de óleo 24 – Cilindro de enchimento 25 – Escala da pressão de gás 26 – Tubo indicador de nível 27 - Pega da bomba 28 – Bomba de vácuo 29 – Alimentação do equipamento 30 – Agulha de marcação do vacuómetro


2.71

Ar Condicionado

O objectivo deste equipamento é então o fornecimento de produto refrigerante ao sistema de ar condicionado. O produto refrigerante é fornecido em botijas com capacidades variáveis e número de torneiras variáveis também, ou seja, podem ter 1, 2 ou 3 ligações. Transferência de produto refrigerante da botija para o cilindro da estação de carga: Ligar a mangueira amarela (liquido) ao fundo do cilindro. As torneiras, inferior e superior do cilindro encontram-se fechadas. Ligar a mesma mangueira à botija e abra a torneira desta. Inverta a botija ou coloque-a num plano superior (Fig. 2.94).

Fig. 2.94 – Enchimento do cilindro

Girar o cilindro para fazer coincidir a escala indicada (em função do produto), com os valores do manómetro. Abrir a torneira inferior do cilindro. Abrir a torneira superior do cilindro (se necessário) para aliviar a pressão e facilitar o enchimento do cilindro.

2.72


Ar Condicionado

Deslocar a escala do cilindro até que o valor da escala que se encontra em cima do tubo indicador de nível do cilindro coincida com o valor de pressão indicado no manómetro deste. Deixar que o nível do produto suba no cilindro até um pouco mais do que a quantidade prescrita para o sistema do veículo.

ATENÇÃO: UM CILINDRO COMPLETAMENTE CHEIO PODE REBENTAR AO

ELEVAR-SE A TEMPERATURA.

Vácuo Ligar as mangueiras de alta e baixa pressão (3 e 2, respectivamente) da estação de carga às tomadas correspondentes da instalação do veículo.

LADO DE BAIXA PRESSÃO - AZUL

LADO DE ALTA PRESSÃO - VERMELHO

Ligar o interruptor principal (20). Abrir a válvula de alta pressão (7) e a de vácuo (8) . Verificar pelos manómetros se há pressão no circuito (a 200C, 3,5 Bar se o sistema tiver gás suficiente). Abrir a válvula do vacuómetro (5). Pôr em funcionamento a bomba de vácuo (28), ligando o interruptor (21). Deixar a bomba funcionar aproximadamente uma hora.


2.73

Ar Condicionado

Fechar a válvula de alta pressão (9) antes de desligar a bomba para evitar que o óleo desta entre no circuito. Desligar a bomba de vácuo e comprovar a indicação do manómetro de vácuo (16) que se aproximará do zero absoluto (- 1000 mba). Situar a agulha vermelha (30) do manómetro de vácuo sobre o valor indicado por este, e esperar pelo menos uma hora. Verificar após o tempo de espera (uma hora ou mais) se as duas agulhas continuam sobrepostas.

Se existir desfasamento, o circuito não está hermético. Detecte a fuga, repare-a e faça de novo o enchimento.

Enchimento O enchimento do circuito de produto refrigerante, pode ser efectuado pelo lado de alta ou de baixa pressão. No entanto, é aconselhável fazê-lo pelo lado de alta pressão. É utilizado o lado de baixa pressão nos casos de difícil enchimento pela alta, por falta de aquecimento do produto. Caso a estação de carga não esteja equipada com aquecimento, existem no mercado cobertores aquecedores para aquecer a botija, e mantê-la a uma temperatura que facilite a transfe-rência de produto (termostato ajustado a 50 ºC).

2.74


Fig. 2.95 – Cobertor aquecedor de botija

Ar Condicionado

CARGA DO SISTEMA (EQUIPAMENTO – Fig. 2.93)

Motor parado e A/C desligado. Mangueiras ligadas. Fechar todas as torneiras. Ligar o aquecimento do produto (interruptor 22). Esperar até que o manómetro superior do cilindro indique um valor de 8 kg/cm2 (nunca mais que 10 kg/cm2). Desligar o aquecimento do cilindro e aguardar o estabilizar do valor. Girar o cilindro até que o número da escala que se encontra em cima do tubo indicador do nível do cilindro coincida com o valor do manómetro. Abrir a válvula 11 marcada com líquido. Abrir muito devagar a válvula 9 marcada com alta pressão (vermelha). O produto irá fluir para o circuito A/C do veículo. Manter esta válvula aberta até que se verifique na escala no cilindro que a quantidade prescrita para aquele sistema foi introduzida. Fechar a válvula 11 marcada com líquido (vermelha).

Como atrás foi referido, no caso de não ser possível introduzir toda a quantidade de produto refrigerante pelo lado de alta pressão, fazemo-lo pelo lado de baixa: Pôr o motor da viatura em funcionamento. Abrir a válvula marcada com gás (6).


2.75

Ar Condicionado

Abrir muito devagar a válvula marcada com baixa pressão (7) – Azul. Manter aberta esta válvula até que se introduziu a quantidade necessária do agente frigorífico. Fechar a válvula marcada com gás (6).

ATENÇÃO: NUNCA INTRODUZIR PRODUTO REFRIGERANTE LÍQUIDO PELO LADO DE BAIXA PRESSÃO. A INCOMPATIBILIDADE DO LÍQUIDO DESTRUIRIA O COMPRESSOR. PELA MESMA RAZÃO, NUNCA ABRIR A VÁLVULA MARCADA COM LÍQUIDO, QUANDO FAZEMOS O ENCHIMENTO PELO LADO DE BAIXA PRESSÃO. Depois de completo o processo de enchimento, fechar todas as válvulas e efectuar um teste de rendimento ao sistema.

2.6.6 – ESTAÇÕES DE SERVIÇO Para as operações de serviço no circuito do produto refrigerante os técnicos dispõem de uma gama variada de estações de serviço. No manuseamento destas estações de serviço é imprescindível que se respeitem as indicações contidas na presente publicação e nas instruções de funcionamento do fabricante, em matéria de segurança!

Fig. 2.96 - Estações de carga

Na manutenção de sistemas de ar condicionado usaram-se estações apenas de carga, que por razões de economia de produto e por justissimas razões ambientais, não è recomendada a sua utilização, sendo no entanto possível agrupar a estas máquinas, elementos recuperadores de produto.

2.76


Ar Condicionado

As estações de carga e recuperação são hoje as mais utilizadas, sendo portanto sobre elas, que recai o exemplo seguinte de como se deve efectuar uma recuperação e posterior carga do produto refrigerante.

ESTAÇÃO DE CARGA E RECUPERAÇÃO (EXEMPLO)

1 1 – Teclado

2

2 - Manómetros

Fig. 2.97 – Estação de carga

Fig. 2.98 – Painel de comando da estação de carga

Com esta estação de serviço podem ser executadas todas as operações seguintes, necessárias na assistência ao ar condicionado: Medir pressões na gama de alta e de baixa pressão;

Esvaziar o ar condicionado;

Preparar o produto refrigerante;


2.77

Ar Condicionado

Evacuar o ar condicionado;

Encher o lubrificante do compressor;

Encher o ar condicionado.

Graças a um manuseamento simples, o técnico tem a sua tarefa facilitada e o cliente terá a satisfação de ver abreviada a permanência do seu carro na oficina para assistir o ar condicionado. As tubagens de serviço da alta e da baixa pressão são equipadas com uniões rápidas, para uma maior comodidade. Assegura-se, assim, uma ligação mais rápida e segura às ligações de serviço no veículo, evitando-se o escoamento do produto refrigerante pelo circuito fechado. Depois de ligada a estação de serviço às correspondentes ligações do sistema de ar condicionado e ligado o respectivo programa, o processo seleccionado desenrola-se automaticamente. Esvaziamento do Circuito do Produto Refrigerante A Estação de Serviço bombeia o produto refrigerante do respectivo circuito do veículo para dentro do correspondente reservatório da estação de serviço, e separa o lubrificante do compressor aspirado conjuntamente. No depósito do lubrificante do compressor da estação de serviço pode ser verificada a quantidade de lubrificante que foi segregado.

2.6.7 – EVACUAÇÃO, RECICLAGEM E ENCHIMENTO Antes de encher o sistema de ar condicionado com a estação de serviço, é necessário evacuá-lo para evitar a entrada de ar e da humidade no circuito do produto refrigerante. No capítulo dedicado ao secador do reservatório foram já descritos os efeitos negativos da humidade no refrigerante. A evacuação significa a criação de uma depressão tanto quanto possível elevada no circuito do produto refrigerante. Como o ponto de ebulição da água depende da sua pressão ambiente, com uma pressão de apenas 2,3 kPa (0,023 bar) a humidade contida no produto refrigerante evapora já a 20º C (temperatura ambiente) - sendo o vapor de água aspirado pela estação de serviço

2.78


Ar Condicionado

Durante a evacuação o produto refrigerante aspirado é limpo de impurezas e desumidificado num circuito próprio, ficando preparado para um novo enchimento. A saturação e a consequente necessidade de troca do agente desumificador na estação de serviço é indicada no seu respectivo painel de comando.

1 – Interruptor principal; 2 – Display; 3 – Manómetro de baixa pressão; 4 – Besouro (alarme); 5 – Manómetro de alta pressão; 6 – Comando; 7 – Válvula de baixa pressão; 8 – Indicador de humidade; 9 – Válvula de alta pressão Fig. 2.99 – Painel de comando

Após a evacuação é introduzida no circuito do produto refrigerante a mesma quantidade de lubrificante do compressor que foi segregada no esvaziamento. Quando se abre a válvula de entrada do lubrificante do compressor na estação de serviço, é aspirado o lubrificante do compressor por acção da depressão no circuito refrigerante. Seguidamente a quantidade de refrigerante indica através do teclado da estação de serviço é introduzida no sistema de ar condicionado – a balança montada na estação de serviço dá automaticamente por concluído quando é atingida a quantidade de enchimento correcta.


2.79

Ar Condicionado

Exemplo de Carga e Enchimento Controlado por Processador (Fig. 2.97/2.98)

Ponha o motor da viatura a trabalhar e ligue o sistema de ar condicionado, minutos antes de iniciar o processo de recuperação. Este procedimento facilita a recuperação. Pare o motor e desligue o sistema antes de iniciar o processo. O produto recuperado passa por um separador de óleo e um filtro-secador antes de entrar no tanque do produto refrigerante. O indicador de humidade situado no painel de controlo do equipamento, fica verde quando o produto está seco, e pode ser utilizado na carga. Caso contrário o filtro secador está saturado e deve ser substituído.

1 – Válvula de injecção 2 – Ligação rápida 3 – Mangueira de alta pressão 4 – Mangueira de baixa pressão 5 – Ligação rápida 6 – Tábua de purga (óleo) 7 – Mangueira azul 8 – Mangueira amarela 9 – Mangueira vermelha 10 – Colector de óleo de purga

Fig. 2.100 – Estação de carga e recuperação

2.80


Ar Condicionado

Prepare a zona de trabalho e o equipamento conforme as regras de segurança. Ligue a mangueira vermelha (3) do equipamento à tomada do veículo do lado de alta pressão, com o acopulador rápido (2) – standart, e abra a válvula deste. Faça a mesma operação com a mangueira azul (4) e respectivo acopulador rápido (5). Verifique através dos manómetros do painel, se existe pressão, e assim saber se irá recuperar produto. Assegure-se se está fechada a válvula (6) de fuga de óleo. Abra as válvulas de alta e baixa pressão no painel de controlo. Abra no tanque as válvulas vermelha para gás e azul para líquido. Abra lentamente a válvula (6) da purga de óleo lubrificante no circuito de ar condicionado. Aguarde e verifique a quantidade retirada. Feche a válvula (6) da purga de óleo. Ligue o interruptor (1) - Fig. 2.99. Prima a tecla RECOVER (Fig. 101) no painel de controlo (Fig. 99). O display indica-lhe que está em modo de recuperação no ciclo automático. Após o arranque do compressor para a recuperação, o display também indica a quantidade de produto que está recuperando. O compressor desliga-se automaticamente quando a recuperação estiver completa.


2.81

Ar Condicionado

RECOVER – Activa a recuperação RECYCLE – Activa a reciclagem FILTER - Recupera o óleo CHG. – Carga do sistema HOLD – Interrompe o ciclo CONT. – Continua as funções VACUUM – Activa o vácuo e reciclagem ENTER – Introduz os dados programados SHIFT /RESET – Activa as funções do

painel de con-trolo e re-

gressa à programação

Fig. 2.101 – Comandos da estação de carga

Prima a tecla de vácuo no painel de controlo. Seleccione o tempo (nunca menos de vinte minutos). Prima ENTER e novamente VÁCUO para iniciar o processo. O quadro mostra o tempo na forma decrescente até ao final da operação de vácuo. Antes de efectuar a carga do sistema, é necessário introduzir o óleo lubrificante no circuito. Em função da quantidade retirada na purga efectuada anteriormente, deve ser introduzida quantidade igual. Verifique a quantidade existente na embalagem de óleo novo, faça a diferença (ou marque na embalagem). Abra a válvula (1) - Fig. 2 .100, na parte superior da embalagem e verifique a introdução da quantidade necessária de óleo novo. Após atingir a quantidade necessária feche a válvula (1).

2.82


Ar Condicionado

Carga do Sistema Estes equipamentos dispõem de uma balança electrónica que pesa a botija com produto (é aferido o peso do conjunto segundo as indicações do fabricante do equipamento sempre que se substitui a botija), sendo importantíssimo não tocar na balança durante a sua aferição ou durante o processo de transferência do produto refrigerante.

Tenha em atenção as indicações do fabricante do veículo para carga do sistema, como por exemplo se o faz pelo lado de baixa ou alta pressão e qual a quantidade de produto a introduzir. Mangueiras com conectores rápidos ligados ao sistema da viatura e respectivas válvulas abertas. Válvulas de alta e baixa pressão fechadas no equipamento de carga. Válvula de líquido (vermelha) aberta na botija. Abra a válvula de alta pressão no painel do equipamento. Prima CHG para iniciar o processo. Digite a quantidade pretendida e prima enter. Prima CHG para iniciar o processo de carga. O quadro mostra “automático”, e a quantidade que irá descendo para zero, até à conclusão do processo. Efectue um teste de rendimento.


2.83

Higiene e Segurança

3 – HIGIENE E SEGURANÇA Medidas de segurança a respeitar no manuseamento do produto refrigerante: Usar sempre óculos e luvas de protecção!

Fig. 3.1 – Óculos de protecção

À pressão atmosférica e com uma temperatura ambiente normais o produto refrigerante liquido evapora tão rapidamente que, em contacto com a pele ou com os olhos poderá provocar um enregelamento dos tecidos podendo provocar a cegueira. Se o produto refrigerante entrar em contacto com os olhos não os esfregue. Enxaguar os olhos ou outras partes salpicadas durante alguns minutos com água fria abundante e procurar o mais rapidamente possível tratamento médico. Quando se retiram as ligações rápidas das tubagens de serviço nunca as aponte para o corpo, poderão sair restos do produto refrigerante! Nunca lançar o produto refrigerante na atmosfera! Quando se abrem as botijas do produto refrigerante o conteúdo sai sob a forma liquida ou gasosa. Este processo será tanto mais violento quanto maior for a pressão dentro da botija (o valor da pressão depende da temperatura, pois quanto mais alta a temperatura, maior a pressão)!

Fig. 3.2 – O perigo da sobre pressão


3.1


Nunca alterar regulações de fábrica (por exemplo o parafuso de afinação da válvula de expansão – TXV)! Evitar o efeito do calor sobre os componentes do ar condicionado! Nunca submeter veículos equipados com ar condicionado, a uma temperatura de 80ºC (estufa de pintura), de contrário esvaziar o sistema.

Fig. 3.3 – Perigo de aproximação de fonte de calor

Nunca apontar o jacto de água quente ou vapor na remoção de cera ou sujidade numa lavagem de motor, directamente sobre os componentes do ar condicionado. Qualquer operação no circuito do produto refrigerante deve ser feita em local bem arejado. Não executar trabalhos no circuito refrigerante em locais de difícil escoamento de gases (fossa). No estado gasoso o produto refrigerante é mais pesado que o ar. A inalação de elevadas concentra-ções de refrigerante gasoso provoca tonturas e sensação de asfixia. Fig. 3.4 – O perigo da densidade do produto re-

3.2



Não fumar – em contacto com o cigarro aceso, o refrigerante pode decompor-se em substâncias tóxicas.

Fig. 3.5 - Perigo do calor e intoxicação

Mantenha a embalagem do óleo lubrificante bem fechada. Tenha em atenção o número de horas de funcionamento do equipamento de carga. Mais de dez horas de funcionamento deve ser substituído o óleo lubrificante da bomba (respeitar a indicação do fabricante)

1 – Válvula 2 – Pega 3 – Entrada de óleo 4 – Visor de nível 5 – Purga de óleo

Fig. 3.6 – Bomba de vácuo

Atenção ao estado das mangueiras, válvulas rápidas, etc.. Não altere as válvulas rápidas quer na dimensão, quer na cor.


3.3

Bibliografia

BIBLIOGRAFIA

SEAT - Conceptos de Aire Acondicionado, Organización de Servicio, SEAT, SA., 1998 OPEL - Sistema de Ar Condicionado, Serviço de Informação sobre o Produto, ADAM OPEL AG., 1993 FIAT - Punto, Ulysse, Direcção de Pós-Venda, FIAT AUTO PORTUGUESA, SA. PONTIAC - Curso Técnico Pontiac, Manual del Alumno, PONTIAC GM BOSCH - Automotive Handbook, Robert Bosch GmbH, 1996 SPX CORPORATION - Robinair Master Catalog


C.1

DOCUMENTOS DE SAÍDA

Pós-Teste

PÓS-TESTE 1. Qual o processo mais utilizado (e mais correcto) para forçar a entrada de ar no habitáculo? a) Por abertura de vidros.................................................................................................................. b) Por ventilador eléctrico................................................................................................................. c) Por turbina mecânica................................................................................................................... d) Por compressor............................................................................................................................

2. Qual a forma utilizada (mais generalizada) para aquecimento do ar que entra no habitáculo? a) Utilização da temperatura do líquido de arrefecimento do motor................................................. b) Utilizando resistências eléctricas................................................................................................. c) Pela temperatura dos gases de escape....................................................................................... d) Pela temperatura do ar ambiente.................................................................................................

3. Qual o tipo de transmissão de calor representado na Figura 4.1? a) Por condução. .................................... b) Por convecção. .................................. c) Por radiação. ...................................... d) Por ligação..........................................

Fig. S.1


S.1

Pós-Teste

4. Se for retirado calor ao vapor : a) Dá-se uma sublimação................................................................................................................ b) Dá-se uma evaporação................................................................................................................ c) Dá-se uma condensação............................................................................................................. d) Dão-se os três fenómenos referidos............................................................................................

5. Observe a figura e indique a linha que define a passagem do produto refrigerante através do condensador. a) A b) B c) C d) D

Fig. S.1

6. Indique qual a linha (na Figura 4.2) que define a passagem do produto refrigerante através do evaporador. a) A b) B c) C d) D -

S.2


Pós-Teste

7. Identifique os componentes do circuito representado na Figura 4.3. a) A - Depósito colector, B - Evaporador, C Condensador, D - Compressor, E - Válvula Expansora................................................................ b) A - Compressor, B - condensador, C - Vál- vulaExpansora, D - Depósito colector, E – Evaporador . ............................................................ c) A - Compressor, B - Condensador, C - Válvula-Expansora, D - Evaporador, E - Depósi to colector . .............................................................. d) A - Válvula-Expansora, B - Compressor, C Depósito

colector,

D

-

Evaporador,

E

–

Fig. S.3

Condensador................................................................

8. Em quais os componentes, de um sistema de ar condicionado, o produto refrigerante sofre uma mudança de estado físico: a) Evaporador. . ............................................................................................................................... b) Condensador. . ............................................................................................................................ c) Válvula de Expansão. ................................................................................................................. d) Préssostato. ................................................................................................................................


S.3

Pós-Teste

9. Observe a Figura 4.4, e identifique as funções dos componentes. a) 1 - Cede calor; 2 - Aumenta a pressão; 3 - Baixa a pressão; 4 - Ab-sorve calor ....... b) 1 - Aumenta a pressão; 2 - Cede ca-lor; 3 - Baixa a pressão; 4 - Absorve calor......... c) 1 - Baixa a pressão; 2 - Cede calor; 3 Aumenta a pressão; 4 - Absorve calor......... d) 1 - Cede calor; 2 - Absorve calor; 3 Baixa a pressão; 4 - Aumenta a

Fig. S.4

pressão.........................................................

10. Num compressor de cilindrada variável, de que forma é conseguida a variação de débito? a) Alterando o curso dos êmbolos. . ................................................................................................ b) Alterando o tempo de abertura das válvulas de admissão e escape. ........................................ c) Aumentando ou diminuindo a rotação do compressor. ............................................................... d) Aumentando ou diminuindo a rotação do motor. ........................................................................

11. Qual a acção da válvula reguladora, no caso de necessidade de aumento de débito por parte do compressor de cilindrada variável? a) Aumentando a pressão na câmara do prato oscilante. . ............................................................. b) Diminuindo a pressão na câmara do prato oscilante. ................................................................. c) Fazendo diminuir a rotação do compressor. ............................................................................... d) Fazendo diminuir a rotação do motor. ........................................................................................

S.4


Pós-Teste

12. Nalguns sistemas o filtro desidratador tem um visor que possibilita o exame visual

do sistema. No visor o aparecimento de fios de óleo indica que: a) Óleo em excesso no sistema. ...................................................................................................... b) Óleo em falta no sistema. ............................................................................................................ c) Produto refrigerante em excesso. ................................................................................................ d) Produto refrigerante em falta. ......................................................................................................

13. Quais as precauções a ter em conta quando da desmontagem de qualquer componente

do circuito de refrigeração? a) Deixar as tubagens destapadas. ................................................................................................ b) Deixar as tubagens tapadas e, se possível, em vácuo. . ............................................................ c) Deixar o sistema em pressão. . ................................................................................................... d) Não é importante a forma como fica o sistema. .........................................................................

14. Quais as cores padronizadas para as mangueiras de uma estação de carga? a) Baixa pressão – azul e alta pressão – vermelho......................................................................... b) Baixa pressão – vermelho e alta pressão - azul. ........................................................................ c) Alta e baixa pressão – amarelo. . ................................................................................................ d) Não é importante a cor das mangueiras......................................................................................


S.5

Pós-Teste

15. Qual é o procedimento correcto em caso de contacto do produto refrigerante com a

pele? a) Marcar consulta médica............................................................................................................... b) Lavar a zona afectada com água abundante e consultar um médico, caso ache necessário ................................................................................................................................... c) Chamar alguém para avaliar a gravidade dos danos ................................................................. d) Não é grave por isso não exige procedimento.............................................................................

S.6


Corrigenda do Pós-Teste

CORRIGENDA DO PÓS-TESTE

NÚMERO DA QUESTÃO

RESPOSTA CERTA

COTAÇÃO

1

B

1

2

A

1

3

B

1

4

C

1

5

C

2

6

A

2

7

C

2,5

8

B

1

9

B

2,5

10

A

1

11

B

1

12

D

1

13

B

1

14

A

1

15

B

1

TOTAL

20


S.7

ANEXOS

Exercícios Práticos

EXERCÍCIOS PRÁTICOS Exemplos de exercícios práticos a desenvolver no seu posto de trabalho e de acordo com a matéria constante do presente módulo.

EXERCÍCIO Nº 1 - Considerando que o sistema de ventilação do habitáculo com múltiplas velocidades, apenas funciona na velocidade mais elevada, diagnosticar o sistema de ventilação e substituir o módulo de resistências de queda de tensão do motor ventilador.

EQUIPAMENTO NECESSÁRIO: - Um veículo com ventilação do habitáculo, convencional (velocidades do motor ventilador do habitáculo, por resistências para queda de tensão); - Um multímetro; - Uma peça para substituição (módulo de resistências para queda de tensão; - Ferramenta para desapertar/apertar; - Manual de reparação do fabricante (com esquema eléctrico e instruções para desmontar/ montar o sistema referido).

TAREFAS A EXECUTAR: - Com o auxilio do esquema eléctrico, identificar circuito e componentes envolventes. - Consultando o Manual de Reparação, proceder às desmontagens necessárias de modo a aceder às resistências para queda da tensão. - Medir as quedas de tensão com multímetro (com sistema alimentado). - Verificação de continuidade com multímetro (com sistema desalimentado). - Substituir resistências para queda de tensão. - Montar componentes. - Ensaio dinâmico do sistema.


A.1

Exercícios Práticos

EXERCÍCIO Nº 2 - Efectuar teste de rendimento a um sistema de ar condicionado, montado num veículo.

Efectuar o teste de rendimento, realizando as tarefas indicadas em seguida, tendo em conta os cuidados de Higiene e Segurança.

EQUIPAMENTO NECESSÁRIO: - Um veículo equipado com sistema de ar condicionado. - Manual de reparação (ou parte com sistema de ar condicionado), do fabricante do veículo. - Jogo de manómetros ou manifold´s. - Um termómetro. - Um conta-rotações (caso o veículo não o tenha).

TAREFAS A EXECUTAR: Elaborar uma tabela de rendimento, que contemple: - O valor da rotação do motor durante o teste. - O valor da baixa pressão. - O valor da alta pressão. - O valor da temperatura à saída dos difusores. - O valor da temperatura do ar exterior.

- Comparar os valores do fabricante e fazer uma análise técnica escrita dos resultados.

A.2


Guia de Avaliação dos Exercícios Práticos

GUIA DE AVALIAÇÃO DOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS EXERCÍCIO PRÁTICO Nº 1: Diagnosticar a avaria e substituir módulo de resistências.

TAREFAS A DESENVOLVER

NÍVEL DE EXECUÇÃO

GUIA DE AVALIAÇÃO (PESOS)

Interpretar esquema e localizar componentes

4

Desmontar componentes

3

Medir quedas de tensão

3

Verificar a continuidade

3

Montar componentes

3

Ensaio dinâmico

2

Respeitar as Normas de Higiene e Segurança

2


A.3

Guia de Avaliação dos Exercícios Práticos

GUIA DE AVALIAÇÃO DOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS EXERCÍCIO PRÁTICO Nº 2: Efectuar teste de rendimento

TAREFAS A DESENVOLVER

NÍVEL DE EXECUÇÃO

GUIA DE AVALIAÇÃO (PESOS)

Controlar e registar a rotação do motor

3

Medir e registar o valor da baixa pressão

2

Medir e registar io valor da lata pressão

2

Medir o valor da temperatura à saída dos difusores

2

Medir o valor da temperatura exterior

2

Consultar valores de fabricante

2

Elaborar tabela

5

Respeitar as Normas de Higiene e Segurança

2

A.4


Ventilação Forçada e Ar Condicionado

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