Aula - 1 - Curso de Manutenção de ar condicionado veicular-VD1

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Curso: Manutenção de ar condicionado veicular 
O Curso de Aperfeiçoamento Profissional em Sistema de Ar Condicionado veicular tem por 
objetivo a instrução de profissionais com competências relativas à manutenção do sistema 
de ar condicionado controlado eletronicamente, de acordo com normas e procedimentos 
técnicos, ambientais e de segurança. 
Este curso leva em consideração que o profissional já possui conhecimentos básicos de 
Eletricidade ou eletrônica. 
 
Modulo: 1 
Aula: 1 
Título: Teoria sobre Temperatura 
Antes de você começar a Estudar 
1. Recapitule sempre sua Última Aula, tenha certeza que não ficou com nenhuma dúvida. 
2. Se ainda ficou com dúvidas, escreva ao seu Professor e marque uma aula on-line. 
3. É importante familiarizar-se com os ícones usados durante todo o texto de sua aula: 
 
Destaques do capítulo 
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Nota Importante 
 
Termo chave 
 
 
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4. Olhar os apêndices para ver quais materiais de referência foram fornecidos para cada 
aula. 
Como você estuda cada capítulo 
• Antes que você comece uma aula, leia o parágrafo dos destaques de cada capítulo no 
início do texto da aula. Este parágrafo vai lhe proporcionar uma vista geral do que você 
vai aprender, assim como explica como a informação apresentada na aula cabe no que 
você já aprendeu e o que você aprenderá. 
 
• Ler o capítulo, prestando atenção especial aos termos chaves que indicam os tópicos 
importantes que você deve compreender após ter terminado sua aula. 
 
• Quando você encontrar um exercício, tente resolver o problema você mesmo, antes 
de olhar a solução. Desta maneira, você determinará que tópicos você compreendeu e 
que tópicos você deve estudar mais. 
 
 
 
Quando você terminar cada capítulo 
 
• No fim de cada aula, olhar sobre a lista dos termos chaves para assegurar que você 
compreende todos os assuntos importantes apresentados na aula. Se você não ésta 
certo sobre um termo, Consulte seu professor. 
 
• Rever os exercícios para assegurar-se de que você compreendeu a lógica envolvida em 
cada problema. Também, rever os anexos e estudá-los, certificando-se de que você 
pode trabalhar na resolução de todos os problemas corretamente. 
 
• Quando você estiver certo que compreendeu completamente a informação que foi 
apresentada, você está pronto para seguir para aula seguinte. 
 
1 - Teoria sobre Temperatura 
 
 
Destaques da Aula 
 
1. As quatro principais funções 
2. Compreender o calor 
3. Mudança de estado 
4. Relação de pressão e temperatura 
5. A camada de ozônio 
6. Propriedades de R134a 
7. Princípios do ar condicionado 
 
 
Introdução 
 
O sistema de ar condicionado automotivo desempenha um papel importante no conforto 
humano e, em certa medida, na segurança durante a condução do veículo em variadas 
condições atmosféricas. Tornou-se uma parte essencial dos veículos de todas as categorias em 
todo o mundo. 
Nesta aula, um breve resumo sobre desenvolvimento histórico do sistema A/C veicular, 
história do refrigerante desde o início do sistema A/C para sistemas: R-12, R-134a, noções de 
redução de carga térmica do veículo serão discutido para minimizar ainda mais o impacto da 
operação do sistema A/C no ambiente sem afetar o conforto humano. 
 
 
Sistema básico de A/C 
1. As quatro principais funções 
 
Para ser eficaz, o ar condicionado automotivo deve controlar quatro (4) condições dentro do 
interior do veículo: 
 
1. Deve esfriar o ar 
2. Deve circular o ar 
3. Deve purificar o ar 
4. Deve desumidificar o ar 
 
Estas funções são essenciais para manter o conforto dos passageiros quando o ambiente a 
temperatura e a umidade são altas. 
Ao executar essas funções, o ar condicionado mantém o conforto do corpo do passageiros. 
 
2. Compreender o calor 
 
O que é calor? 
 
Para entender como funciona um sistema de ar condicionado, devemos primeiro entender a 
natureza do calor. 
Para uma definição simples, podemos dizer que o calor é energia. O engrenamento de 
engrenagens, o giro de rodas causam atrito que resulta em calor. Combustão (fogo) libera 
calor. O sol irradia calor para a superfície da terra. 
Calor na quantidade correta proporcionará vida e conforto. Calor em ambos os extremos, ou 
seja extremo para muito ou pouco, será desconfortável. 
O controle da temperatura significa o controle do conforto. 
Ar condicionado é um método de controle de calor. 
 
Quando está calor? 
Quando está frio? 
 
Todas as substâncias contêm calor. Algo "parece" quente quando é mais quente que a 
temperatura do nosso corpo. Quando algo contém menos calor que nossos corpos, dizemos 
que está frio! 
Frio é apenas a remoção de algum calor. 
A ciência nos diz que uma medida chamada " Zero Absoluto" é o ponto em que todo o calor 
é removido de um objeto (aproximadamente -273°C). Qualquer substância acima dessa 
temperatura de zero absoluto retém algum calor. 
 
 
Zero Absoluto 
 
A energia do sol irradia calor para a terra. 
 
Todas as substâncias contêm calor 
 
A pessoa média requer um conforto na zona de aproximadamente 21 °C a 26 °C, com uma 
umidade relativa de 45 a 50%. Nessa faixa de temperatura e umidade, nos sentimos mais 
confortáveis. Todos os objetos dentro deste mesmo intervalo são confortáveis para tocar. 
Como a temperatura de qualquer coisa vai acima ou abaixo dessa faixa, pensamos nisso 
como quente ou frio. 
 
 
Calor especifico de algumas substâncias 
 
Medição de calor 
 
Uma leitura de temperatura nos dá a intensidade calor de uma substância e não a 
quantidade real de calor. 
A quantidade de calor é medida em "Quilocalorias" (Kcal's) Um Kcal é a quantidade de calor 
necessária para elevar o temperatura de um quilograma de água a um grau Celsius (ao nível 
do mar). Este medição de quantidade é usada no sistema de ar condicionado para descrever 
a transferência de calor durante as mudanças de estado. 
 
 
 
Nota Importante 
 
“A caloria é a quantidade de calor ou energia que é fornecida a 1,0 grama de água, para que 
se consiga elevar em 1ºC a sua temperatura. 1 quilocalorias corresponde a 1000 calorias.” 
 
O que faz com que o calor se mova? 
 
O calor sempre se move dos objetos mais quentes para o mais frio. Sempre que houver uma 
transferência que é a diferença entre dois objetos, a energia desse calor será transferida do 
objeto aquecido para o mais frio até que ambos os objetos estabilizem na mesma 
temperatura. 
 
Isto é conhecido como a lei da transferência de calor, e é a base da operação do ar 
condicionado. 
 
Quando uma xícara de café quente é deixada por algum tempo, fica fria. Calor sai do café 
quente (90 °C) para aquecer (refrigerar) o ar circundante (25 °C). Com o tempo, o café 
chegará a temperatura do ar circundante. 
 
Troca de calor com temperatura ambiente de 25°C 
 
Como o calor entra em um veículo? 
 
Quando um carro é conduzido ou estacionado ao sol, o calor entra no veículo por várias 
fontes. 
Essas fontes incluem: 
 
� Ar ambiente 
� Luz solar 
� Calor do motor 
� Calor da estrada 
� Transmissão 
� Calor de exaustão 
Todas estas e outras diversas fontes de calor, aumentam a temperatura do ar dentro do 
veículo. Em uma situação de alta temperatura ambiente (por exemplo, em um dia de 37°C), 
o interior de uma veículo deixado ao sol com as janelas fechadas poderia chegar a 65 - 70 °C! 
 
3. Mudança de estado 
 
 
Evaporação 
 
É o termo usado quando calor suficiente é adicionado a uma substância líquida para mudar 
seu estado em um vapor (gás). Por exemplo, quando a água é fervida. 
Esta condição ocorre dentro do A/C sistema. 
 
Condensação 
 
É o termo usado para descrever o oposto do processo de evaporação. E acontece quando um 
removemos calor do vapor, o suficiente para que ocorra uma mudança de estado. O vapor se 
torna um líquido. 
A mudança de vapor para um líquido é chamado condensação. Esta condição ocorre dentro 
do A/C sistema. 
 
Congelamento 
 
O congelandoresulta quando o calor é removido de uma substância líquida até que se torne 
um sólido. Lembre-se que qualquer coisa acima -273 °C ainda contém algum calor. 
Um congelamento do sistema de ar condicionado deve ser evitado. De outra forma ocorrerá 
dano aos componentes. 
 
 
 
4. Relação de pressão e temperatura 
 
Para aumentar ou diminuir o ponto de ebulição de uma substância, devemos alterar a 
pressão sobre a substância. Aumentando a pressão aumenta o ponto de ebulição. 
Para diminuir o ponto de ebulição, diminua a pressão. 
 
 
 
Um bom exemplo é o resfriamento no sistema automotivo. 
A tampa de pressão mantém o radiador em ebulição, aumentando a pressão sobre o 
produto refrigerante. 
 
Exemplo: 
Uma Pressão de 110 kPa (1,12 kgf/cm²) na tampa do radiador permite que o refrigerante de 
temperatura atingir 126°C antes de ferver. 
 
 
 
A tabela acima mostra o ponto de ebulição da água pode ser alterado pela mudança da 
pressão sobre ele. 
Como uma comparação com o exemplo do radiador acima. 
A substância usada no sistema de ar condicionado, chamado refrigerante, também ferve em 
temperaturas diferentes dependendo da pressão. 
 
5. A camada de ozônio 
O ozônio (O3) é formado na atmosfera superior (estratosfera), aproximadamente 10 a 50 km 
acima da superfície Terrestre. 
Esta camada age como um escudo que protege a superfície da Terra da radiação ultravioleta 
que vem do sol. 
 
O cloro contido nos CFCs aumenta na camada de ozônio e destrói a molécula de ozônio O3. 
O esgotamento da camada de ozônio pode ser catastrófico para a vida humana, causando 
problemas como: 
 
� Câncer de pele 
� Cataratas oculares 
� Redução da imunidade à doença 
� Danos às colheitas 
� Vida aquática reduzida 
 
Histórico 
 
1974 - Foi reconhecido pela primeira vez que o uso de clorofluorcarbonetos (CFC's) era 
potencialmente prejudicial sobre a camada de ozonio. 
 
1987 - O protocolo de Montreal foi adotado. Este protocolo exigia restrições à fabricação e 
uso de CFC's para níveis de 1986. A partir de 1987, os fabricantes só podiam produzir o 
mesmo que as quantidades produzidas em 1986. 
 
1990 - Uma segunda reunião do protocolo de Montreal foi realizada e recomendou uma 
eliminação total do ozônio esgotando o refrigerante até o ano 2000. 
 
2000 - Eliminação total dos CFC's. 
 
 
6. Propriedades de R134a 
 
Desde 1993, a indústria automotiva dos países desenvolvidos começou a usar um fluido 
refrigerante não destruidor do ozônio HFC 134a (hidrofluorocarboneto), sendo o seu nome 
químico Tetra Fluoroetano. Nós comumente nos referimos a este refrigerante como R134a. 
O R134a foi selecionado como um refrigerante de reposição para o R12. 
O R12 contendo cloro tem um efeito importante na depleção da camada de ozônio. 
O R134a e água têm as mesmas habilidades para mudar de estado, mas o R134a pode fazer 
isso mais rapidamente e em temperaturas muito mais baixas que a água. Em qualquer 
momento acima de -26,3°C, R134a muda seu estado, tornando-se um vapor e absorver 
grandes quantidades de calor de dentro do veículo. Isso é o que cria o efeito de resfriamento 
que você sente dentro do veículo. 
O R134a é armazenado em recipientes sob alta pressão. Se for liberado na atmosfera, vai 
ferver a -26,3 °C. 
 
 
 
7. Princípios do ar condicionado 
 
 
Sistema de Válvula de Expansão 
 
 
Lado de alta pressão 
 
O Vapor de baixa pressão R134a que entra no compressor é comprimido para se tornar 
vapor de R134a com alta pressão e temperatura. Em seguida, circula junto com óleo 
lubrificante para o condensador. Com alta pressão e temperatura o vapor viaja através do 
condensador, o calor é liberado para a passagem de ar ambiente mais frio sobre os tubos do 
condensador condensando o vapor em um líquido. Este líquido com alta pressão e 
temperatura, em seguida, viaja através do filtro secador para a válvula de expansão onde 
um pequeno orifício variável fornece uma restrição contra a qual o compressor empurra. 
 
Lado de baixa pressão 
 
A Sucção do compressor puxa o líquido 
R134a com alta pressão e temperatura 
através de um pequeno orifício variável da 
válvula TX do lado de baixa pressão do 
sistema A/C. 
O R134a está agora sob baixa pressão de 
vapor e temperatura em que o calor da 
cabine está sendo soprada sobre o 
evaporador superfície da bobina é absorvida 
no nível mais frio 
refrigerante sob pressão O R134a é então 
puxado através do evaporador e para o 
compressor. O ciclo A / C começa novamente 
o vapor R134a é comprimido e descarregada 
sob pressão. 
 
Transferência de calor 
O R134a no lado de BAIXA PRESSÃO é FRIO e 
pode absorver grandes quantidades de calor 
do ar se movendo sobre o evaporador. 
O R134a no lado de ALTA PRESSÃO é 
QUENTE e o ar ambiente mais frio se 
movendo sobre o o condensador pode 
absorver o calor dele. 
 
Resumo 
Quando a pressão do R134a é baixa, no 
R134a a temperatura está baixa. 
Quando a pressão do R134a é alta, a 
temperatura do R134a é alta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema de A/C com: Válvula de Bloqueio de Expansão Térmica, Condensador Serpentina, 
Evaporador de Serpentina 
 
 
Nota Importante 
 
“As temperaturas mostradas são apenas exemplos” 
 
 
 
Um sistema de refrigeração por compressão é usado em veículos a motor para esse fim. 
Um refrigerante circula no circuito fechado, continuamente alternando a mudança de um 
líquido para um gás e vice-versa. O refrigerante é: 
 
� Comprimido no estado gasoso 
� Condensado através da dissipação de calor 
� E evaporado através de redução de pressão e absorção de calor 
 
O ar frio não é produzido, o calor é extraído do fluxo de ar no veículo. 
 
 
 
O compressor induz ar frio e gases refrigerante a baixa pressão. 
O refrigerante é comprimido no compressor, fazendo-o aquecer. 
O refrigerante é bombeado para o circuito no lado de alta pressão. 
Nesta fase, o refrigerante está em estado gasoso tem uma alta pressão e uma alta 
temperatura. 
 
 
 
 
 
 
Resumo 
 
O ar condicionado é a ciência do controle da temperatura, umidade, movimento e limpeza 
do ar dentro de um recinto. Em uma cabine de passageiro e motorista de um veículo, o ar 
condicionado significa ambiente controlado e confortável na cabine de passageiros durante 
o verão e o inverno, ou seja, a temperatura (para arrefecimento ou aquecimento), controle 
da humidade (diminuição ou versus recirculação parcial ou total) e limpeza do ar e odor, 
poluentes, poeira, pólen, etc. antes de entrar na cabine. 
Enquanto o sistema A/C oferece conforto aos passageiros de um veículo, o seu 
funcionamento em um veículo tem duplo impacto no consumo de combustível: (1) queima 
de combustível extra para potência de operação do compressor de A/C, e (2) transporte de 
carga extra no A/C no veículo o tempo todo. Além disso, o funcionamento do A/C depende 
da condição do clima na região geográfica e a época do ano. O impacto mais importante na 
economia combustível é quando o A/C está em execução. 
A emissão de CO2 correspondente devido à operação MAC está entre 54,7 e 221,5 kg de CO2 
por ano por veículo. Naturalmente, o impacto no consumo de combustível é mais 
significativo quando o A/C é instalado em veículos compactos e subcompactos. 
Os sistemas mais novos estão se tornando mais eficientes em termos de energia para o alto 
desempenho desejado e o custo está continuamente reduzindo com a mesma ou melhor 
durabilidade e confiabilidade. 
 
 Não esqueça essa formula 
 
 
 
 
Termo chave 
 
Pesquise esses termos 
 
� ANEMÔMETRO 
� AR COMUM 
� BARÔMETRO 
� BRITISH THERMAL UNIT (BTU) – Unidade Térmica Britânica 
� CALOR 
� CALOR ESPECÍFICO 
� CALORIA 
� CALOR LATENTE 
� CALOR LATENTE DE EVAPORAÇÃO 
� CALOR SENSÍVEL 
� CALOR TOTAL 
 
 
Arquive essa informação 
 
PSICROMETRIA 
 
Psicrometria é o estudo das propriedades termodinâmicas do ar úmido. É usada 
extensivamente para ilustrar e analisar as características de vários processos e ciclosde ar 
condicionado. 
 
Ar úmido 
A superfície da terra é cercada por uma camada de ar chamada atmosfera, ou ar 
atmosférico. Do ponto de vista da psicrometria, a baixa atmosfera, ou Homosfera, é uma 
mistura de ar seco (incluindo vários contaminantes) e vapor de água, geralmente conhecido 
como ar úmido. 
A composição do ar seco é comparativamente estável. Varia ligeiramente de acordo com a 
localização geográfica. A composição aproximada do ar seco em porcentagem de volume é: 
 
Nitrogênio 78.08 
Oxigênio 20.95 
Argônio 0.93 
Dióxido de Carbono 0.03 
Outros gases 0.01 
 
A quantidade de vapor de água presente no ar úmido em uma faixa de temperatura de 17,8 
a 37,8 °C (0 a 100 °F) varia de 0,05 a 3% em massa. Tem uma influência significativa nas 
características do ar úmido. 
 
O vapor de água é mais leve que o ar. Uma nuvem no céu é composta de gotas microscópicas 
de água líquida que está rodeada por uma fina camada de vapor de água. Essas camadas dão 
à nuvem a necessária flutuabilidade para flutuar no ar. 
 
Equação de estado de um gás ideal 
 
A equação de estado de um gás ideal indica a relação entre suas propriedades 
termodinâmicas, ou 
 
�� = ��� (1.1) 
Onde 
 
p pressão de gás, psf (Pa) 
v volume específico de gás, ft3 / lb (m3 / kg) 
R Constante de gás, ft . lbf / lbm °R (J / kg.K) 
TR temperatura absoluta do gás, °R (K) 
 
 
 
 
 
Desde v = V / m, então Eq. (1.1) torna-se 
 
�� = ���� (1.2) 
 
Onde 
 
V= volume total de gás, ft3 (m3) 
m = massa de gás, lb (kg) 
 
Usando o relacionamento m=nM e R= Ro / M, podemos escrever Eq. (1.2) como 
 
�� = ����� (1.3) 
 
Onde 
 
n = número de moles, mol 
M = Peso molecular 
RO = Constante universal de gás, ft.lbf / lbm °R (J/mol.K) 
 
Escala Termodinâmica de Temperatura 
 
Com base na segunda lei da termodinâmica, pode-se estabelecer uma escala de temperatura 
que seja independente da substância de trabalho e que fornece um zero absoluto de 
temperatura; isto é chamado de escala de temperatura termodinâmica. A temperatura 
termodinâmica T deve satisfazer o seguinte relacionamento: 
 
��
���
=
	
	
 2.4 
 
Onde 
 
Q = calor absorvido pelo motor reversível, Btu / h (kW) 
Qo = calor rejeitado pelo motor reversível, Btu / h (kW) 
TR =Temperatura da fonte de calor do motor reversível, °R (K) 
TRo = Temperatura do dissipador de calor do motor reversível, °R (K) 
 
 
 
Nota Importante 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vídeo Aula 1 Funcionamento do sistema A/C 
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Bibliografia 
 
MACINTYRE, J. M.. Ventilação Industrial. Editora LTC. Rio de Janeiro, 1990. 
STOECKER, W. F. Refrigeração e ar condicionado. Editora McGraw-Hill. São Paulo, 1985. 
DOSSAT, R. Princípios da Refrigeracão. Editora Hemus.