COMPONENTES DO AR CONDICIONADO AUTOMOTIVO

Para que o Ar Condicionado Automotivo funcione e promova conforto térmico, é necessário que um sistema de refrigeração seja montado no veículo. Hoje, praticamente todos os modelos novos saem de fábrica com este sistema. Para compreender o sistema vamos observar todos os itens destacados em seus detalhes técnicos, analisando a sua função. Esta aula é a segunda parte do mini-curso de Ar Condicionado Automotivo.




O Compressor é o coração do sistema, sem ele não haveria possibilidade de refrigeração. Sua função é comprimir o fluido refrigerante que foi succionado (retirado) do evaporador na forma gasosa em baixa pressão e baixa temperatura, liberando este fluido em seguida para o condensador. Nesta etapa, o fluido atinge uma temperatura de superaquecimento, ocasionado por dois efeitos: o primeiro é que este fluido ao ser comprimido é forçado a sair por uma tubulação de menor diâmetro que quando entrou no compressor. O segundo efeito é o fato do fluido ter alta concentração de calor latente em sua composição química, o que resulta na absorção da energia do ambiente que está sendo resfriado. O compressor com esta função faz o fluido refrigerante circular por todo o sistema.



O Condensador tem uma função muito importante para a climatização e o resfriamento de ambientes, ele é responsável pela transformação do fluido gasoso aquecido em liquefeito dando início ao processo. Esta transformação só é possível graças ao eletroventilador, elemento que dissipa o calor absorvido pelo fluido. Suas serpentinas funcionam como um trocador de calor. Sua forma se assemelha ao radiador do carro.

O Filtro secador retêm as impurezas e armazena pequena quantidade de fluido para complementar a vedação de todo o sistema.

A Válvula de Expansão do fluido controla seu fluxo em todo o sistema. Cada vez que aciona o botão de controle do ar condicionado, o motorista monitora a capacidade do sistema impedindo ou liberando a passagem do fluido controlando o resfriamento do ambiente.

No Evaporador acontece a absorção do calor que está no carro, trocando este calor pelo conforto térmico. O fluido passa por suas serpentinas evaporando-se e roubando o calor do ambiente pela ação do compressor que retira o fluido das serpentinas e envia para o Condensador.

As Mangueiras são elementos de ligação de todo o sistema de refrigeração. Devem estar sempre em excelente estado para evitar fugas de fluido no sistema.

Os pressostatos são elementos de controle do sistema nas linhas de alta e baixa pressão. Quando o ar do ambiente se resfria ou se aquece o pressostato atua ligando ou desligando o compressor para proporcionar automatização do sistema. A explicação para isto é que se a temperatura do sistema sofrer variação, a pressão e o volume do fluido também irão variar. Quando a pressão aumenta, o módulo controlador do carro liga o eletroventilador para dissipar o calor. Desta forma, temos um ciclo constante que só se encerra quando o motorista determina sua parada. 

Por fim, temos o Transdutor de Pressão, que transmite toda esta variação no sistema fazendo contato constante com o módulo controlador do veículo. Estas informações são microprocessadas e servem para deixar o controle do sistema de acordo com a temperatura solicitada pelos passageiros do veículo.






Estarei aguardando as dúvidas colocadas nos comentários no final da aula! Participem das aulas solucionando as dúvidas sobre Refrigeração e Ar Condicionado Automotivo.

No Vocabulário Técnico vamos desvendar duas palavras:

Evaporador é o que conhecemos tradicionalmente com o nome de congelador nas geladeiras domésticas. O nome técnico resulta da sua função de permitir a evaporação do fluido refrigerante, causando assim a reação que retira [absorve] o calor dos ambientes.

Transdutor é um transmissor de informações utilizado na eletrônica. Ele pode transmitir dados como temperatura, pressão, volume ou qualquer outra variável do processo. O transdutor recebe informação na grandeza específica e transforma em grandeza elétrica que um microprocessador interpreta e aciona os comandos do sistema. 

AR CONDICIONADO AUTOMOTIVO

Nesta primeira aula deste mini-curso vamos abordar o sistema do ar condicionado automotivo: Vou explicar-lhes o funcionamento e os princípios da refrigeração. O objetivo deste sistema é proporcionar conforto térmico (ar climatizado), aos passageiros do veículo, por meio do controle da temperatura e da umidade. O sistema transfere o calor do interior do veículo através do ciclo termodinâmico. Já sei, devem estar imaginando um texto muito técnico - prometi-lhes um texto de fácil compreensão - não se preocupem, se estiver muito complicado recorram ao Tira-Dúvidas no final da aula!

O processo funciona graças às mudanças de estado do fluido refrigerante, que varia de liquefeito para gasoso quando evapora, absorvendo o calor numa reação endotérmica. Ah sim! Temos também o Vocabulário Técnico, pois não quero estudantes utilizando palavras sem sentido depois de frequentar um curso comigo! Garanto que se utilizarem estes termos técnicos, os mecânicos desonestos não vão tentar enganar-lhes na hora de um serviço no ar condicionado do carro (sabemos que tem aqueles que gostam de faturar em cima da falta de informação). Pois bem, isto é coisa do passado! Seguindo o sistema do ar condicionado, em outro estágio o fluido refrigerante sofre alteração no seu estado, passando de gasoso para liquefeito durante a condensação, quando troca calor com o meio externo (troca forçada pelo eletroventilador). Os fluidos refrigerantes são substâncias de alto calor latente, ou seja, utilizam grande energia para realizar mudança de estado.

Para entender melhor todo o princípio, observe a figura acima. Quando o motorista aciona o botão no painel do veículo, inicia-se um ciclo de refrigeração e o compressor do veículo que está acoplado ao motor através de uma correia começa a comprimir o fluido refrigerante e transferi-lo para o condensador. Quando chega ao condensador o fluido está em alta temperatura, alta pressão e com bastante volume. O eletroventilador é acionado para dissipar este calor e transformar o fluido em liquefeito. O fluido liquefeito transforma-se em novamente em gasoso quando encontra espaço para evaporar (caixa evaporadora) reduzindo a pressão, o volume e consequentemente a temperatura. No Evaporador, um ventilador empurra o ar contra as suas serpentinas, tornando-o frio, onde é conduzido após passar por um filtro, para o interior do carro, forçando o ar quente a sair, deixando o ambiente em conforto térmico (climatizado). Abaixo temos o Tira- Dúvidas e o Vocabulário Técnico. Se restar alguma dúvida sobre o processo, coloque seu comentário no final da aula.

No Tira-Dúvidas desta aula vou falar sobre Mudanças de Estado de uma substância: Como sabemos as substâncias são compostas de matéria e estas podem estar em diferentes estados físicos: sólido, líquido ou gasoso. Existem alguns outros estados físicos (veja o link), mas não se aplicam aos sistemas de ar condicionado. (Qual o estado físico do fogo?). Devido a algumas condições que envolvem principalmente a temperatura, a matéria pode ter seu estado físico alterado.


No Vocabulário Técnico vamos desvendar duas palavras:

• Reação Endotérmica: É a reação que uma substância sofre quando exposta a uma determinada condição de alteração do seu estado físico, envolvendo a variação da sua temperatura, então esta substância absorve o calor do meio em que se encontra. Um exemplo de substância endotérmica é o álcool, quando em contato com a pele temos uma sensação de frescor, pois o álcool evapora absorvendo o calor presente na pele.
• Liquefeito: É o estado físico comum aos gases quando estão em pressurização média, dentro de um recipiente onde uma parte está em estado líquido e outra parte em estado gasoso. Exemplo disso são os isqueiros, principalmente quando são transparentes, percebemos claramente esta composição.
• Curso de Ar Condicionado Automotivo - Compre Aqui

CURSO GRÁTIS

É cada vez maior a aplicação da Climatização Automotiva. Atualmente a maioria dos veículos saem da fábrica dotados de ar condicionado como é conhecido este item, antes opcional, hoje praticamente obrigatório. Por este motivo, vamos apresentar alguns conhecimentos básicos nesta área, para que todo motorista tenha informações sobre o funcionamento e sobre os componentes de um sistema de climatização. Este é um blog de tecnologia e ciências, portanto vejo uma certa obrigação em mostrar para os leitores do blog algumas coisinhas que a tecnologia faz para a melhoria do bem estar das pessoas. Ora, acionar o botão de controle do ar condicionado do carro e depois de alguns minutos perceber o conforto térmico é muito bom, principalmente no verão, onde os níveis de temperatura atingem marcas consideráveis. Mesmo os nossos leitores que ficam do lado de lá da linha do Equador, onde deveríamos ter temperaturas mais amenas, hoje enfrentam graus elevados pelo efeito estufa. Mas só isto não basta, costumo dizer nas aulas que o lado mais belo da vida é entender o princípio das coisas. Sei que alguns devem estar pensando: "eu não entendo nada de mecânica, como vou entender de ar condicionado de carro?" Pois bem, vamos detalhar todo o processo e tenho certeza que da próxima vez que acionar aquele botão, irá certamente pensar em todo o processo que envolve o ar condicionado do seu carro. Vai também poder compreender que aquele sistema não tem nada de diferente do sistema da sua geladeira de casa. Este mini-curso vai chamar-se "Ar Condicionado Automotivo", onde iremos avançar de acordo com o que vocês solicitarem nos comentários no final de cada aula. Com direto a Tira-Dúvidas e Vocabulário Técnico. Aguardem! A primeira aula já está sendo preparada e logo postarei aqui! Participem!

SISTEMAS TERMODINÂMICOS

Recebi por e-mail uma solicitação de uma explicação de um determinado tema que veio do outro lado do Atlântico, mais precisamente de Portugal. O estudante Marco Santos pediu para explicar-lhe como adequar os Sistemas Termodinâmicos (aberto, fechado e isolado) a um sistema frigorífico. Complemento de um trabalho escolar realizado por ele (solicitação de sua "formadora"). Antes de prosseguir vou confessar-lhes que escrevo emocionado, pois o BLOG DO PROFESSOR CARLÃO, foi concebido para atender aos estudantes dos cursos em que leciono na área técnica aqui mesmo na minha cidade. Jamais havia imaginado a possibilidade de chegar tão longe! Hoje, quando acesso o blog e vejo as Bandeiras de tantos países em que pessoas acessam para ler meus textos me surpreendo com o alcance da Educação. Costumo dizer que me divirto com o meu trabalho. Agora neste instante além de diversão, experimento algo ainda melhor: a felicidade!

Desta forma vou explicar tudo bem detalhado: Os Sistemas Termodinâmicos classificam-se em abertos, fechados e isolados. Um sistema isolado não permite trocas de energia (calor), nem trocas de matéria. Não existem registros científicos comprovando um sistema com estas características. Um exemplo de oportunidade científica de observação de um sistema em que aproximam-se estas impressões é a garrafa térmica. No seu interior existe um vácuo formado pelas duas paredes, causando uma isolação térmica que impede as trocas de calor (convecção e condução). As paredes internas são espelhadas para causar um retorno da irradiação espectral do calor gerado pela substância que está na garrafa. Porém toda esta "ciência" não é capaz de cessar as perdas do sistema mantendo-o totalmente isolado.

Num sistema aberto existem trocas de calor com o meio externo. Consequentemente também haverá trocas de energia e matéria, pois a influência do meio externo contribuirá para a fuga desta matéria. Num motor de combustão interna, os quatro tempos representam um sistema termodinâmico onde existe aproveitamento da energia gerada na combustão - quando esta se transforma de térmica para mecânica. Porém o sistema é forçado periodicamente a ser reabastecido com combustível para poder funcionar.

Um sistema fechado é aquele em que ocorrem transformações que podem ser reversíveis (Carnot) e que apesar de permitir trocas de calor (energia) com o meio externo, a reversibilidade não permite perda de matéria. Podemos observar este comportamento num sistema de refrigeração (frigorífico), quando o fluido refrigerante é comprimido e esta ação (Terceira Lei de Newton) gera uma reação endotérmica que absorve o calor do meio interno e o transfere para o meio externo no condensador, onde outra reação ocorre (exotérmica) quando o fluido perde temperatura e altera seu estado de composição de gasoso para liquefeito. Este sistema é chamado na refrigeração de Unidade Selada, pelo fato do fluido refrigerante não exigir reposição durante seu funcionamento, salvo se houver vazamentos no sistema. No blog temos mais algumas aulas que tratam de Termodinâmica e Refrigeração.

Esta foi minha última aula de 2008, uma aula especialmente internacional! Em um ano de intensas realizações, onde pude ver estudantes concluindo seus cursos e garantindo suas vagas no mercado de trabalho. Se fosse enumerar alguns fatos levaríamos um bom tempo. Tenho muito que agradecer a todos os estudantes que conviveram comigo este ano inteiro sobretudo a maneira acolhedora que fui recebido em todas as salas de aula. Agradecer também aos que acessaram o BLOG DO PROFESSOR CARLÃO, este "filho" que alimento e dedico boa parte do meu tempo todos os dias. Algumas pessoas me perguntam se não fico exausto, mas a diversão é tão grande que nem percebo o tempo passar, aliás aproveito cada minuto. Neste momento me recordo o nome de quase todos os estudantes que tive contato, e não foram poucos, quando lembro da responsabilidade que temos como educadores. São vidas e expectativas que devem ser cuidadas e não contabilizadas! Mas, tenho tido algumas respostas que me colocam a certeza de estar no caminho certo. Estudar mais para melhorar as aulas e desta forma aprender ainda mais! Para finalizar vou citar o nome de Hilma, uma estudante do curso de Mecânica Industrial que recentemente me avisou - recebi o meu primeiro salário como profissional numa oficina onde só tem eu de mulher!- Esta foi a melhor notícia do ano! Uma referência para as mulheres. Para os homens deixo um conselho: escutem Super homem - a canção, de Gilberto Gil! Em 2009, não percam entre outras coisas a série "Os Cientistas" todo sábado no blog e as publicações das aulas sempre com responsabilidade técnica e satisfação. Grato! 

 

"RESERVEM DUAS HORAS DO SEU DIA PARA LER E ESTUDAR"

Curiosidades da Refrigeração

O sul-coreano Suh Won-Gil(foto), de 39 anos é o inventor de uma latinha que, no momento em que é aberta, gela a bebida contida nela. Desde 1985, Suh Won-Gil vinha trabalhando no projeto de embalagem com sistema de auto-refrigeração. O grande desafio era fazer com que a temperatura caísse rapidamente. Nos primeiros protótipos, o líquido demorava até três minutos para resfriar. O modelo leva apenas quinze segundos para fazer com que a temperatura da bebida no interior da lata despenque de 30 graus Celsius para até 4 graus.

Do lado de fora, a latinha auto-refrigerante é igual a qualquer outra, com as mesmas dimensões e material. Dentro, existe uma serpentina oca de metal, toda preenchida com gás carbônico. Sua parte superior fica ligada ao anel usado para abrir a lata. Uma vez aberta, o gás é liberado. Ao ser expelido bruscamente, esfria a serpentina de tal forma que a bebida em contato com ela também fica gelada. Segundo Suh Won-Gil, a tecnologia pode ser adaptada para garrafas. Essa não é a primeira técnica criada para auto-refrigeração de latinhas, mas parece ser a melhor e a mais viável economicamente. Uma delas, baseada num sistema a vácuo, demorava mais de dois minutos para gelar a bebida e tinha um custo de produção altíssimo. "O preço da nossa latinha varia de 8 a 12 centavos de dólar, para produção em larga escala", diz Suh Won-Gil. Poucos centavos a mais do que as embalagens tradicionais, que custam em média 7 centavos. Outra novidade no ramo das "latinhas inteligentes" está prestes a ser lançada na Inglaterra, pela Nestlé. Em parceria com a Universidade de Southampton, a multinacional desenvolveu uma embalagem térmica de Nescafé, batizada de "Hot when you want" ("Quente quando você quer"). Basta apertar um botão na base da lata que o café chega a 60 graus Celsius em três minutos.

Refrigeração - Eletrotécnica - Aula 05

Nos sistemas de pequena capacidade como geladeiras, freezers e aparelhos condicionadores de ar, o dispositivo de expansão do fluido refrigerante utilizado é o tubo capilar. É um tubo de pequeno diâmetro, com determinado comprimento, que fica parcialmente enrolado no bulbo (filtro secador), este tem a função de fazer a ligação entre a saída do condensador e a entrada do evaporador. Essa diferença de diâmetro permite a expansão do fluido em estado líquido, quando este é forçado pelo motocompressor a sair do evaporador, causando uma reação endotérmica, absorvendo o calor do ambiente a ser refrigerado. Os tubos capilares são fabricados de cobre, latão ou ligas mais leve com uma porcentagem de cobre. Quando o motocompressor é desligado, ao atingir a eficiência térmica dos sistemas de refrigeração e climatização, ocorre um equilíbrio entre a pressão alta e baixa do sistema. Por este fato, nos sistemas de refrigeração de pequeno porte, como em nossa geladeira, não existe um reservatório propriamente dito, todo o ciclo de refrigeração é alimentado por uma quantidade mínima e controlada de fluido refrigerante. Essa quantidade é apenas para satisfazer a capacidade de evaporação e manter a vedação do sistema, com uma quantidade de refrigerante líquido entre a saída do condensador e o bulbo. Os tubos capilares apresentam como vantagens o baixo custo, por ser de cobre, a simplicidade por não apresentarem partes móveis, a redução da quantidade e custo do fluido refrigerante, pois descarta a utilização de um reservatório de fluido, o que em caso de um vazamento (entropia), causaria um prejuízo ainda maior. Porém, esse tubo, pode apresentar risco de quebra por ser frágil, além da impossibilidade da regulagem do fluxo do fluido refrigerante.As válvulas mecânicas permitem, através do deslocamento de um diafragma, o fluxo do fluido refrigerante para o sistema de refrigeração ou climatização. São também conhecidas como válvulas de equalização interna. Seu acionamento se dá, através da dilatação térmica do mercúrio contido em um bulbo, que fica em contato com o evaporador. Na outra extremidade, temos o mercúrio em contato com uma lâmina, que controla o fluxo do fluido, abrindo ou fechando a válvula, de acordo com a eficiência térmica encontrada no evaporador. Se a temperatura no interior do evaporador aumenta, o mercúrio se dilata pressionado o diafragma, forçando a passagem do fluido até que a temperatura vá se corrigindo, até atingir o ponto de eficiência (set point), quando a lâmina volta a se comprimir termicamente, eliminando a pressão sobre o diafragma, fechando a válvula por completo. Concomitantemente, outro bulbo contendo mercúrio, estará controlando o funcionamento do motocompressor, ligando e desligando o contato elétrico do mesmo, ao mesmo tempo em que a válvula estará abrindo ou fechando. Este sincronismo, garante ao sistema, um funcionamento equalizado do ciclo, através do controle térmico da temperatura, contribuindo para o controle do consumo de energia elétrica que alimenta o sistema de refrigeração. Figura 1 – Válvula de expansão mecânica com acionamento por diafragma. O sinal do controle das válvulas eletrônicas pode ser gerado a partir de um termistor, instalado na saída do evaporador, este, ao detectar o aumento da temperatura no evaporador, reduz sua resistência elétrica. Esta variação de resistência, quando analisada por um circuito eletrônico, envia um sinal digital para o posicionamento da agulha da válvula. Este sistema possibilita um controle mais preciso e eficiente do fluxo do fluido refrigerante, resultando na melhoria da eficiência térmica, conseqüentemente, consumindo menos energia elétrica. Diante disso, também teremos um controle mais preciso da temperatura do ambiente refrigerado ou climatizado. Este sinal alimentará uma fonte, que será o módulo controlador do fluxo do fluido refrigerante. Então, o módulo poderá controlar válvulas solenóides e motores de passo, para regular a abertura ou o fechamento das válvulas de expansão termostática. Figura 2 – Módulos Controladores de Expansão. (PLC) Podemos utilizar o controle do fluxo do fluido através de válvulas de expansão acionadas por solenóides, com funcionamento semelhante ao das válvulas de controle direcional, utilizadas nos circuitos hidráulicos, controlando a vazão do fluido refrigerante. Porém, estas válvulas apresentam uma desvantagem, por serem operadas de forma on/off, causam golpes no fluido quando são fechadas repentinamente, causando vibração excessiva nas tubulações do circuito de refrigeração. Figura 3 – Válvulas de Expansão controladas por solenóide. Por serem eletronicamente controlados, podemos abrir ou fechar as válvulas de expansão, através de motores de passo, utilizando acoplamentos e cremalheiras, transformando o movimento de rotação em movimento de translação. Permitindo, assim, o fechamento ou a abertura da válvula de expansão termostática. Esse funcionamento dos motores de passo permite que o controle do fluxo do fluido refrigerante seja gradativo, de acordo com a condição de eficiência encontrada no sistema de refrigeração. Figura 4 – Motores de Passo.