Função dos sistemas de Ar condicionado para automóveis

  • Os sistemas de ar condicionado dos veículos automóveis são concebidos para executar duas funções básicas: arrefecer o ar do habitáculo para uma temperatura inferior à do ar exterior e desumidificar o habitáculo por forma a este ficar a um nível confortável.
  • Para poder realizar estas funções com êxito, o sistema tem de ser capaz de contrariar os efeitos do calor e da humidade relativa do ar indesejados no habitáculo.

 

- Calor indesejada
- Humidade relativa do ar
- Condensação
- Evaporação
- Condensação
- Evaporação e condensação do refrigerante
- Circuito do refrigerante
- Sistema de válvula de expansão
- Sistema de tubo de orifício fixo
- Sistema de tubo de orifício fixo com aquecimento do refrigerante - modo de arrefecimento
- Sistema de tubo de orifício fixo com aquecimento do refrigerante - modo de aquecimento


Calor indesejado

  • O calor indesejado pode entrar no veículo por irradiação; por exemplo:
  • O calor irradiado pelo sol e que é conduzido através do tejadilho, das janelas e dos painéis da carroçaria.
  • O calor ascendente irradiado pela estrada e conduzido através do painel do piso.
  • O calor irradiado do corpo dos passageiros para o habitáculo.
  • Ou, alternativamente, em consequência da condução; por exemplo:
  • O calor do motor, conduzido através do painel da antepara do compartimento do motor.
  • O calor do escape, conduzido através do painel do piso.

Humidade relativa do ar

  • A humidade relativa do ar é muito importante para o condutor e para os passageiros. É desejável manter um nível de cerca de 60%, dado que o ar absorve facilmente a humidade libertada pelo corpo humano. Por conseguinte, a função do sistema de ar condicionado consiste em manter constantemente um nível de humidade confortável.

Evaporação

  • A evaporação é o processo de passagem de um corpo do estado líquido ao estado gasoso. Quando se ferve água, por exemplo, esta evapora-se e transforma-se em vapor; à medida que se dá a evaporação, o vapor produzido absorve calor. Se for aplicado mais calor, a temperatura da água não se eleva, mas a taxa de evaporação aumenta.

Condensação

  • A condensação é a passagem de um corpo do estado gasoso ao estado líquido quando é arrefecido. Se, por exemplo, se deixar arrefecer o vapor libertado pela água a ferver, este volta ao estado líquido.

Evaporação e condensação do refrigerante

  • A água não é um líquido adequado para utilização em sistemas de ar condicionado, dado que o seu ponto de ebulição é demasiado elevado. Mesmo a baixas pressões, não seria possível obter um efeito de refrigeração utilizável durante a sua evaporação. Por esse motivo, são usados refrigerantes especiais que evaporam a temperaturas muito baixas (à pressão atmosférica normal, o R134a entra em ebulição a cerca de -27°C). A temperatura a que o refrigerante evapora varia de acordo com a pressão.

Circuito do refrigerante

  • O calor do habitáculo que é absorvido durante a evaporação tem de ser libertado para a atmosfera e o vapor de refrigerante tem de ser condensado e regressar ao estado líquido. Por esse motivo, o refrigerante do sistema de ar condicionado de um veículo automóvel precisa de ser mantido em circulação constantemente.

    Sistema de válvula de expansão

Quando o sistema de ar condicionado está a funcionar, o refrigerante é circulado continuamente e passa pelas seguintes fases:

  1. O refrigerante em forma de vapor a baixa pressão, relativamente frio, é sugado para o compressor, onde é comprimido. Durante a sua compressão, a temperatura do vapor aumenta substancialmente.
  2. O vapor quente de refrigerante a alta pressão que vem do compressor entra na parte superior do condensador e passa para a parte inferior através dos tubos de arrefecimento. O calor criado durante a compressão e aquele absorvido pelo refrigerante durante o ciclo de arrefecimento anterior é extraído. A temperatura do refrigerante baixa e este condensa antes de sair pela parte inferior do condensador na forma de refrigerante líquido a alta pressão.
  3. Ar frio é forçado pela velocidade do veículo ou pela ventoinha do condensador a passar através das alhetas do condensador. Desta forma assegura-se que o condensador funciona em quaisquer condições.
  4. O refrigerante líquido proveniente do condensador é recolhido no depósito/desumidificador, onde é filtrado e secado. O vapor de refrigerante eleva-se para o topo do depósito/desumidificador e o refrigerante líquido acumula-se na base. O refrigerante líquido sai através do tubo central.
  5. O refrigerante líquido a alta pressão proveniente do depósito/desumidificador entra na válvula de expansão e uma quantidade medida é injectada para o evaporador. A válvula de expansão detecta a temperatura do vapor que sai do evaporador e a quantidade é alterada de forma a assegurar que o refrigerante se evapora completamente.
  6. À medida que a pressão baixa, o refrigerante líquido evapora-se e absorve calor do evaporador.
  7. O ar quente do habitáculo é forçado pela ventoinha do aquecedor a passar através das alhetas do evaporador, onde é arrefecido à medida que o seu calor é absorvido pelo refrigerante em evaporação. O ar arrefecido e desumidificado é soprado para o habitáculo. A humidade do ar quente condensa-se na superfície do evaporador e é drenada para fora do alojamento do evaporador. Sai do evaporador vapor de refrigerante a baixa pressão e a uma temperatura relativamente baixa, que é então reciclado.
  8. As temperaturas do refrigerante a alta pressão são monitorizadas por meio de interruptores ou sensores existentes no sistema.
  1. Vapor de refrigerante a alta pressão
  2. Refrigerante líquido a alta pressão
  3. Refrigerante líquido/em vapor a baixa pressão
  4. Vapor de refrigerante a baixa pressão

    Sistema de tubo de orifício fixo

Quando o sistema de ar condicionado está a funcionar, o refrigerante é circulado continuamente e passa pelas seguintes fases:

  1. O compressor suga vapor de refrigerante a baixa pressão relativamente frio e comprime-o, o que resulta num aumento considerável da sua temperatura.
  2. O vapor quente de refrigerante a alta pressão proveniente do compressor entra na parte superior do condensador e passa para baixo através dos tubos de arrefecimento. O calor que é gerado durante a compressão e aquele absorvido pelo refrigerante durante o ciclo de arrefecimento anterior é extraído. A temperatura do refrigerante baixa e este condensa antes de sair pela parte inferior do condensador na forma de refrigerante líquido a alta pressão.
  3. Ar frio é forçado pela velocidade do veículo ou pela ventoinha do condensador a passar através das alhetas do condensador, assegurando-se assim que o condensador funciona em quaisquer condições.
  4. Dá-se a entrada de refrigerante líquido a alta pressão, proveniente do condensador, para no tubo de orifício, o qual só permite que seja injectada para o evaporador uma quantidade medida.
  5. À medida que a pressão baixa, o refrigerante líquido evapora-se e absorve calor do evaporador.
  6. O ar quente do habitáculo é forçado pela ventoinha do aquecedor a passar através das alhetas do evaporador e é arrefecido à medida que o seu calor é absorvido pelo refrigerante em evaporação. Este ar arrefecido e desumidificado é então novamente soprado para o habitáculo. A humidade do ar quente condensa-se na superfície do evaporador e é drenada para fora do alojamento do evaporador. Refrigerante em vapor (e possivelmente no estado líquido) a baixa pressão, relativamente frio, sai do evaporador e é então reciclado.
  7. Dado que o tubo de orifício tem uma dimensão fixa, não pode assegurar que o refrigerante sai do evaporador completamente evaporado. Por esse motivo, é passado através do acumulador/desumidificador, onde é filtrado e secado, evaporando-se completamente (no estado líquido, o refrigerante danificaria o compressor). Sai do acumulador/desumidificador e em seguida é reciclado.
  8. As temperaturas do refrigerante a baixa pressão são monitorizadas por meio de interruptores ou sensores existentes no acumulador/desumidificador.
  9. As temperaturas do refrigerante a alta pressão são monitorizadas por meio de interruptores ou sensores existentes no tubo antes do tubo de orifício fixo.
  1. Vapor de refrigerante a alta pressão
  2. Refrigerante líquido a alta pressão
  3. Refrigerante líquido/em vapor a baixa pressão
  4. Vapor de refrigerante a baixa pressão

Sistema de tubo de orifício fixo com aquecimento do refrigerante - modo de arrefecimento

Este sistema é usado em certos veículos a diesel durante a fase de aquecimento do motor, para acelerar o aquecimento do habitáculo em tempo frio. Quando o sistema de ar condicionado está a funcionar, o refrigerante é circulado continuamente e passa pelas seguintes fases:

NOTA Neste modo, a válvula de controlo do refrigerante do ar condicionado [A] encontra-se aberta.

  1. O compressor suga vapor de refrigerante sob baixa pressão relativamente frio e comprime-o, fazendo aumentar consideravelmente a sua temperatura.
  2. O vapor de refrigerante sob alta pressão, quente, sai do compressor e entra na parte superior do condensador, passa para baixo através dos tubos de arrefecimento. O calor gerado durante a compressão e aquele absorvido pelo refrigerante durante o ciclo de arrefecimento anterior é extraído.
  3. O refrigerante entra num depósito/desumidificador integrado (também designado por modulador), onde é filtrado e secado antes de sair pela parte inferior do condensador no estado líquido e sob alta pressão.
  4. O ar frio passa através das alhetas do condensador, forçado pela velocidade do veículo ou pela ventoinha do condensador, assegurando-se assim que o condensador funciona em quaisquer condições.
  5. O refrigerante líquido sob alta pressão proveniente do condensador entra no tubo de orifício, que doseia a quantidade que é injectada para o evaporador através da válvula de controlo do refrigerante do ar condicionado.
  6. À medida que a pressão baixa, o refrigerante líquido evapora-se e absorve calor do evaporador.
  7. O ar quente do habitáculo é forçado pela ventoinha do aquecedor a passar através das alhetas do evaporador, e é arrefecido à medida que o seu calor é absorvido pelo refrigerante em evaporação. Este ar arrefecido e desumidificado é então soprado novamente para o habitáculo. A humidade do ar quente condensa-se na superfície do evaporador e é drenada para fora do alojamento do evaporador. Sai do evaporador refrigerante em vapor (e possivelmente no estado líquido) sob baixa pressão, relativamente frio, que é então reciclado.
  8. Dado que o tubo de orifício tem uma dimensão fixa, não pode assegurar que o refrigerante saia do evaporador completamente evaporado. Assim, este é passado através do reservatório de gás quente do refrigerante do ar condicionado, onde se evapora completamente (o refrigerante em estado líquido causaria danos no compressor). O vapor de refrigerante sai então do reservatório de gás quente do refrigerante do ar condicionado e é reciclado.
  9. A pressão do refrigerante é monitorizada por um sensor instalado na tubagem da alta pressão.
  1. Vapor de refrigerante a alta pressão
  2. Refrigerante líquido a alta pressão
  3. Refrigerante líquido/em vapor a baixa pressão
  4. Vapor de refrigerante a baixa pressão

Sistema de tubo de orifício fixo com aquecimento do refrigerante - modo de aquecimento

Este sistema é usado em certos veículos a diesel durante a fase de aquecimento do motor, para acelerar o aquecimento do habitáculo em tempo frio. Quando o sistema de aquecimento do refrigerante está a funcionar, o refrigerante é circulado continuamente e passa pelas seguintes fases:

NOTA  Neste modo, a válvula de controlo do refrigerante do ar condicionado [A] encontra-se fechada.

  1. O compressor suga vapor de refrigerante sob baixa pressão e comprime-o. Isto resulta num aumento substancial da temperatura do refrigerante.
  2. O vapor de refrigerante quente sob alta pressão passa directamente do compressor para o evaporador através da válvula de controlo do refrigerante do ar condicionado, sem passar pelo condensador.
  3. O ar frio do habitáculo é forçado pela ventoinha do aquecedor a passar através das alhetas do evaporador, sendo aquecido pelo vapor de refrigerante quente. Sai do evaporador refrigerante em vapor (e possivelmente em estado líquido) sob baixa pressão, relativamente frio.
  4. Vapor de refrigerante sob baixa pressão e relativamente frio entra no reservatório de gás quente do refrigerante do ar condicionado, onde qualquer líquido pode sofrer uma evaporação total. Certos modelos possuem um aquecedor eléctrico para o refrigerante do ar condicionado junto do reservatório de gás quente do refrigerante, para elevar a temperatura do refrigerante antes de este regressar ao compressor, para ser reciclado.
  5. A pressão do refrigerante é monitorizada por um sensor instalado na tubagem da alta pressão.
  6. O aquecedor do refrigerante do ar condicionado é controlado por um termointerruptor.
  1. Vapor de refrigerante a alta pressão
  2. Refrigerante líquido a alta pressão

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