Capítulo 1: Estrutura do Sistema

Por: Redação

Quando precisamos resfriar alguma coisa é necessário dissipar calor. Para isso, é utilizado nos veículos um sistema de refrigeração por compressão (Fig.1). Um fluido refrigerante, com propriedades especiais, circula por um circuito fechado e alterna continuamente entre os estados líquido e gasoso. Desde 1998, o fluido refrigerante utilizado nos veículos automotores é o R134a, que não ataca a camada de ozônio se for liberado na atmosfera. O ozônio protege o planeta dos raios ultravioleta do Sol, causador de câncer de pele nos seres humanos. Esse fluido refrigerante, ora líquido ora gasoso, dentro do circuito de refrigeração:

• Sempre é comprimido no estado gasoso;
• Condensa (torna-se líquido) quando dissipa calor;
• E evapora (torna-se gasoso) pela redução brusca de sua pressão e pela absorção de calor.

Um circuito de refrigeração não gera frio, e sim retira o calor do ar que entra no veículo.

Fig.1: Circuito de refrigeração atualmente utilizado na maioria dos veículos automotores

Fig.1: Circuito de refrigeração atualmente utilizado
na maioria dos veículos automotores


Compressor

O compressor, acionado pelo motor a combustão por meio de uma correia, aspira o fluido refrigerante no estado gasoso, frio e submetido a baixa pressão. Quando o compressor comprime o fluido refrigerante gasoso, este se aquece. Na sequência o fluido refrigerante, ainda gasoso, é impelido para o circuito (lado de alta pressão). Para proteger o circuito de uma pressão excessiva, uma válvula de sobrepressão fixada diretamente ao compressor abre com aproximadamente 38 bar e fecha quando a pressão retorna para
aproximadamente 30 – 35 bar.

Dependendo do compressor pode ser instalada uma cobertura de plástico sobre a válvula de sobrepressão, que se rompe quando a válvula é acionada. Neste caso, deve-se diagnosticar a causa da sobrepressão no sistema e substituir a válvula. O compressor e todos os componentes do circuito são lubrificados por um óleo específico para máquinas frigoríficas chamado PAG (Poly-Alkylen-Glykol ou Polialquilenoglicol) que possui as seguintes características:

• Alto poder de dissolução com o fluido refrigerante;
• Boas propriedades lubrificantes;
• Isento de enxofre, cera e umidade;
• Intensamente higroscópico (absorve umidade);
• Não miscível com outros óleos.

Em um compressor usado, cerca de 50% de todo o óleo PAG do circuito de refrigeração fica no seu interior. Já um compressor novo para reposição possui 100% de todo o óleo do circuito e, por este motivo, deve ser esvaziado da quantidade correspondente ao circuito do veí­culo em questão.

Fig.2: O compressor se encarrega de elevar a pressão do fluido refrigerante quando no estado gasoso. É um dos dois componentes que dividem os lados de alta e baixa pressão do circuito

Fig.2: O compressor se encarrega de elevar a pressão do fluido refrigerante quando no estado gasoso. É um dos dois componentes que dividem os lados de alta e baixa pressão do circuito

Condensador
O fluido refrigerante passa por uma tubulação até chegar ao condensador. No condensador, é retirado o calor do “gás” comprimido e quente por meio da passagem de ar frontal, quando o veículo está em movimento ou quando o eletroventilador do radiador é ligado (Fig.3).

Quando o fluido refrigerante gasoso atinge o ponto de liquefação, em virtude da troca de calor, torna-se líquido.

No condensador deve-se observar a existência de obstrução por sujeira (poeira, terra, folhas etc… ) e, caso exista, limpá-lo imediatamente. Um condensador sujo afeta destrutivamente o fluido refrigerante, o óleo PAG, as vedações do circuito e o compressor.

Fig.3: O condensador se encarrega de passar o fluido refrigerante para o estado líquido

Fig.3: O condensador se encarrega de passar
o fluido refrigerante para o estado líquido

Em caso de superaquecimento do motor do veículo ou baixa eficiência de refrigeração, também é importante verificar se o sentido de giro do ventilador do radiador não está invertido (inversão de polaridade do motor elétrico).

Filtro Secador
Este reservatório de líquido com secador é utilizado no circuito de refrigeração que possui válvula de expansão (Fig.4). Este componente serve como reservatório de fluido refrigerante para alimentar a válvula de expansão conforme a carga térmica do interior do veículo.

Fig.4: O filtro secador retém impurezas sólidas e umidade que eventualmente tenham entrado no circuito

Fig.4: O filtro secador retém impurezas sólidas e umidade que eventualmente tenham entrado no circuito

O secador somente pode absorver quimicamente uma pequena quantidade de água em função de sua construção. Por este motivo quando um circuito de refrigeração é aberto, por exemplo, para a troca de qualquer um de seus componentes, devemos vedar as tubulações abertas para evitar que o filtro secador fique saturado de umidade.

Nos veículos mais modernos, o secador tem a forma de um cartucho que pode ser substituído separadamente. Este cartucho é montado em um alojamento na lateral do condensador.

Para a sua substituição devemos sempre observar as informações do manual de reparos do fabricante do veículo.

Válvula de Expansão com Diafragma Externo
O fluido refrigerante no estado líquido e sob alta pressão continua fluindo até chegar a uma restrição que é a válvula de expansão (Fig.5). Esta restrição tem a finalidade de produzir uma brusca queda na pressão do fluido refrigerante. Devido à sua propriedade especial, quando o fluido refrigerante sofre essa queda de pressão também sofre uma brusca queda de temperatura e uma parte de sua massa começa a evaporar (tornar-se gasoso).

A válvula de expansão controla o fluxo do fluido refrigerante para o evaporador, em função da temperatura do próprio fluido refrigerante na saída do evaporador. Isto porque no evaporador é expandida apenas a quantidade de fluido refrigerante necessária para manter uma “climatização adequada” e uniforme no evaporador.

Fig.5: A válvula de expansão controla o fluxo de fluido refrigerante para dentro do evaporador e, assim proporcionar a climatização adequada do interior do veículo. É o outro componente que divide os lados de alta e de baixa pressão do circuito

Fig.5: A válvula de expansão controla o fluxo de fluido refrigerante para dentro do evaporador e, assim proporcionar a climatização adequada do interior do veículo. É o outro componente que divide os lados de alta e de baixa pressão do circuito


Controle

• Se aumentar a temperatura do fluido refrigerante que sai do evaporador (evaporação excessiva), o termostato com bulbo sensor se expande, aumentando o fluxo através da válvula de esfera em direção ao evaporador.
• Se diminuir a temperatura do fluido refrigerante que sai do evaporador (evaporação deficiente), o termostato com bulbo sensor se contrai, reduzindo o fluxo em direção ao evaporador na válvula de esfera.

A válvula de expansão trabalha pela ação conjunta de 3 diferentes forças:
1. A pressão no bulbo sensor depende da temperatura do fluido refrigerante e atua sobre o diafragma.
2. A pressão do fluido refrigerante na saída do evaporador atua em direção oposta ao diafragma.
3. A pressão da mola reguladora atua na mesma direção da pressão do fluido refrigerante na saída do evaporador.

A curva característica da válvula de expansão está adaptada ao evaporador e é determinada em função do tipo de gás existente no bulbo sensor e em função do ajuste do parafuso de regulagem que pressiona a mola reguladora. Este parafuso somente deve ser ajustado durante o processo de fabricação da válvula de expansão, pois o mesmo é lacrado na fábrica após a conclusão do ajuste.

Algumas válvulas de expansão possuem um isolamento térmico ao seu redor, o qual em hipótese alguma pode ser retirado. Caso contrário sua curva característica de regulagem é alterada e, com isso, o equilíbrio de funcionamento de todo o circuito de refrigeração fica comprometido.
A figura 6 mostra um modelo mais moderno de válvula de expansão com diafragma interno. Contudo, seu princípio de funcionamento é semelhante ao da válvula de expansão anterior.

Fig.6: Modelo mais moderno de válvula de expansão com diafragma interno.

Fig.6: Modelo mais moderno de válvula de expansão com diafragma interno.


Evaporador

O fluido refrigerante liberado pela válvula de expansão sofre uma expansão ao entrar no evaporador, o que faz com que sua temperatura baixe bruscamente e inicie a sua evaporação. Após percorrer todo o componente, passará para o estado gasoso.

O calor necessário para transformar o fluido refrigerante em estado gasoso é retirado do ar que flui para o habitáculo, seja interno ou externo, e que passa através das aletas do evaporador. Desta forma, o ar é resfriado e enviado para o habitáculo promovendo a sua climatização (Fig.7).

A umidade contida no ar que está sendo resfriado condensa na parte externa do evaporador, uma vez que a temperatura do fluido refrigerante que circula no seu interior é menor que a temperatura de condensação da água. Desta forma é feita a remoção do excesso de umidade do ar, transformando o vapor de água em água condensada que sai através do dreno da caixa de ar. As sujeiras em suspensão contidas no ar geralmente são retidas pelo filtro da cabine existente antes do evaporador (ex: pó, particulas de terra, folhas, etc… ).

O evaporador também não pode trabalhar com sua superfície obstruída por sujeiras, porque dificulta a evaporação do fluido refrigerante em seu interior. Se o fluido refrigerante que sai do evaporador ainda estiver no estado líquido, poderá provocar a quebra do compressor devido a calço hidráulico.

Fig.7: O evaporador retira o calor do ar que entra no veículo

Fig.7: O evaporador retira o calor do ar que
entra no veículo


Válvulas de Serviço

As válvulas de serviço ficam em pontos estratégicos no circuito para facilitar a conexão da estação de serviço de climatizadores. Com estas estações podemos realizar a evacuação do fluido refrigerante sem liberá-lo na atmosfera, fazer o vácuo e a recarga do circuito (Fig.8).

Fig.8: As válvulas de serviço permitem a manutenção do circuito de refrigeração

Fig.8: As válvulas de serviço permitem a manutenção do circuito de refrigeração

Elas não devem ficar sem suas respectivas tampas de proteção, pois as mesmas também ajudam na vedação do circuito de refrigeração. As válvulas Schrader em seu interior, muito delicadas, devem ser manipuladas com ferramenta adequada.