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MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO DE SPLIT SYSTEM 2022 SERAE - Serviço de Ensino de Refrigeração, Automação e Elétrica Ltda Rua Padre Telêmaco, 118 - Cascadura - Rio de Janeiro - RJ Site: www.serae.com.br http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 2 Sumário Sumário Prefácio ................................................................................................................................. 4 Introdução ............................................................................................................................. 4 Histórico ................................................................................................................................ 4 Capítulo 1 - Noções de Física.................................................................................................. 5 Matéria .............................................................................................................................. 5 Mudança de estado físico .................................................................................................. 5 Calor .................................................................................................................................. 6 Escalas Termométricas ...................................................................................................... 8 Relação entre escalas termométricas ................................................................................. 8 Conversão de escalas: ........................................................................................................ 9 Transferência de Calor ..................................................................................................... 10 Processos de transferência de calor ................................................................................. 11 Condução ........................................................................................................................ 11 Convecção ....................................................................................................................... 11 Radiação .......................................................................................................................... 12 Medidas de calor ............................................................................................................. 12 Calor específico ............................................................................................................... 13 Pressão ............................................................................................................................ 15 Pressão atmosférica ......................................................................................................... 15 Pressão Manimétrica ....................................................................................................... 17 Pressão Absoluta ............................................................................................................. 17 Fluidos Refrigerantes ....................................................................................................... 18 Capítulo 2 - Noções Básicas de Elétrica ................................................................................ 22 2.1. Grandezas Elétricas ................................................................................................... 22 Corrente Elétrica .............................................................................................................. 22 Tensão Elétrica ................................................................................................................ 23 Resistência Elétrica .......................................................................................................... 23 Frequência ....................................................................................................................... 23 Potência .......................................................................................................................... 24 2.2. Fase .......................................................................................................................... 24 2.3 Circuito Elétrico.......................................................................................................... 24 Fonte Geradora ............................................................................................................... 25 Aparelhos Consumidores ................................................................................................. 25 Dispositivo de Manobra ................................................................................................... 26 Condutor Elétrico............................................................................................................. 26 Capítulo 3 – Ciclo de Refrigeração ....................................................................................... 26 Funcionamento................................................................................................................ 28 Condensador ................................................................................................................... 29 Evaporador ...................................................................................................................... 29 Compressor ..................................................................................................................... 29 Hermético ou selados ...................................................................................................... 29 Causas de falhas em compressores .................................................................................. 32 Golpe de líquido .............................................................................................................. 33 Retorno de líquido ........................................................................................................... 33 Partidas inundadas .......................................................................................................... 33 http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 3 www.serae.com.br Falta de lubrificação ......................................................................................................... 34 Contaminação.................................................................................................................. 34 Aquecimento excessivo ................................................................................................... 34 Problemas elétricos ......................................................................................................... 35 Identificação dos bornes .................................................................................................. 36 Teste de isolação ............................................................................................................. 36 Compressor não parte ..................................................................................................... 37 Capítulo 4 – Componentes elétricos .................................................................................... 37 Capacitor ......................................................................................................................... 37 Teste no capacitor ........................................................................................................... 37 Protetor térmico .............................................................................................................. 38 Placa de circuito interno .................................................................................................. 39 Rotina de testes elétricos .................................................................................................uma aleta fixa. Cada revolução do eixo inclui um ciclo de trabalho completo. Funcionamento de um compressor de palheta simples. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 31 www.serae.com.br Compressor Scroll Utilizado em Split de maior capacidade. O conceito do compressor scroll oferece muitos benefícios aos usuários de sistemas de ar-condicionado. Em média 5% a 10% mais eficiente que um compressor recíproco de igual capacidade. Não possui válvula. Possui 64% menos partes móveis que um compressor recíproco de mesma capacidade. Operação extremamente suave e silenciosa, comparável à de um compressor centrífugo. Baixa variação de toque, o que propicia a um aumento na vida útil do motor, reduzindo sua vibração. Funcionamento do compressor scroll Conforme a figura, o compressor utiliza duas peças em forma de espiral para comprimir refrigerante. Estas duas peças são montadas face-a- face. A espiral maior é móvel e acionada pelo eixo do motor. A sucção do refrigerante ocorre nas extremidades e a descarga ocorre através de uma porta localizada no centro da espira fixa. O contorno das espiras é preenchido com um selo. Este selo age como anéis de um compressor recíproco, garantindo uma perfeita vedação das superfícies. A figura mostra um corte no compressor scroll, apresentando a posição de seus principais componentes. O refrigerante no estado gasoso é succionado pelo ponto “A” da figura. O refrigerante passa então através da brecha; “B” entre o rotor e o estator, resfriando o motor, antes de entrar em C”. neste ponto a velocidade do refrigerante é reduzida, ocorrendo à separação entre o óleo e o refrigerante. O refrigerante succionado entra na câmara de sucção “D”, e preenche as espiras. Finalmente, o refrigerante succionado é então comprimido e descarregado para a cúpula do compressor. A cúpula do compressor age como um amortecedor de refrigerante quente e diminui as vibrações antes do refrigerante comprimido sair pela linha de descarga “E”. Cuidados que devemos tomar com este tipo de compressor: Evitar encostar-se à parte superior do compressor. Ela torna-se quente durante o funcionamento. Nuca retire o compressor da unidade sem antes ter retirado toda a pressão de refrigerante de ambos os lados de alta e baixa. O escape da mistura de gás e óleo pode se inflamar, resultando em sérios ferimentos ou até mesmo a morte. No compressor trifásico, nunca operem com sua rotação invertida, pois isso provocará a quebra do scroll. Caso a rotação esteja invertida o compressor não irá succionar nem comprimir, ou seja, as pressões não se alterarão. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 32 Sistema de Lubrificação O sistema de lubrificação do compressor é de vital importância para o seu funcionamento. Nos compressores do tipo hermético, a lubrificação é realizada por ação da centrifugação: aproveitando a rotação do virabrequim, o furo da lubrificação fica fora da linha de centro do eixo, permitindo que a ação da força centrífuga impulsione o óleo através dos canais de lubrificação. Óleo Lubrificante O óleo usado nos compressores de refrigeração difere apreciavelmente daqueles usados em outros tipos de equipamentos. Embora o lubrificante seja exigido apenas no compressor, ele também circula através de todo o sistema juntamente com o refrigerante, com o qual está em contato íntimo durante as variações de temperatura e pressão que ocorrem no ciclo de refrigeração. O lubrificante, portanto, deve ser não somente adequado ao ambiente de alta temperatura do compressor, como também evitar reações indesejável com o refrigerante no lado de baixa temperatura do sistema, como o congelamento. A escolha do lubrificante será feita pelo: tipo de unidade, tamanho e tipo de compressor e o refrigerante empregado no sistema. Características dos Lubrificantes Não congelar, mesmo com temperaturas bem baixas. Não formar espuma. Não conter umidade. Ter compatibilidade com os refrigerantes Possuir propriedades que impeçam a formação de carbonos e gomosidade. Ter boa viscosidade. Devido a estas características, só se pode usar o lubrificante recomendado pelo fabricante. Se o óleo levado pelo refrigerante, para dentro do sistema, formar depósitos aderentes sobre as superfícies do condensador, ou se congelar, ou ainda formar depósitos semelhante à cera no interior dos tubos do evaporador, prejudicará sensivelmente a transmissão de calor. O óleo lubrificante utilizado é específico para o uso em refrigeração, possui baixo ponto de congelamento e é isento de parafina. Nos compressores herméticos, o óleo lubrificante deve ter a viscosidade 32. Os óleos utilizados em sistemas que trabalham com CFCs são geralmente minerais e possuem uma boa compatibilidade com estes. Entretanto, não são compatíveis com os refrigerantes alternativos. Causas de falhas em compressores • Golpe de líquido. • Retorno de líquido. • Partida inundada. • Falta de lubrificação. • Contaminação. • Aquecimento excessivo • Problemas elétricos. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 33 www.serae.com.br Golpe de líquido A primeira categoria a ser comentada é o golpe de líquido. Este golpe pode ser definido como um retorno ocasional, em curto período, de uma massa de refrigerante líquido, óleo ou ambos aos cilindros do compressor, ao invés de gás superaquecido. Isto normalmente ocorra na partida ou durante uma rápida mudança nas condições de operação do sistema. Normalmente poderá ser detectado por uma batida periódica e ruidosa do compressor. Esta batida é devido à compressão hidráulica que ocorre quando o compressor está tentando fazer aquilo para o que não foi projetado, ou seja, comprimir um líquido. Quando, um compressor, tenta comprimir refrigerante líquido ou óleo, a força resultante é enorme, podendo atingir pressões enormes. No caso que mostramos, o golpe de líquido comprimido perfurou o topo do pistão. Um golpe de líquido esporádico não levará necessariamente a esta condição, porém, se isto acontecer com frequência, fatalmente atingiremos este resultado. Se o conjunto do pistão é suficientemente resistente para sobreviver a repetidos golpes de líquido, o sistema de válvulas de sucção e descarga talvez não o seja. Quando o compressor continua a funcionar após a quebra das válvulas, fragmentos delas caem no cilindro. Como o espaço morto entre o pistão e a placa de válvulas não é suficiente para acomodar estes elementos estranhos, o pistão é severamente danificado. Um golpe de líquido poderá também avariar a junta de vedação da placa de válvulas apresentando um rompimento na mesma, o que permitirá a comunicação do lado de alta com o da baixa. Nestas condições notaremos uma sensível redução na capacidade de refrigeração e simultaneamente uma das cabeças estará notavelmente mais quente, se comparada com as demais. O golpe de líquido pode causar este trágico efeito em um compressor. As bielas e o virabrequim podem quebrar. Este tipo de falha resulta normalmente de um tremendo golpe de líquido no momento da partida. Sempre que ocorrerem danos mecânicos em um compressor hermético, certifique-se quanto a possíveis danos no motor. Fragmentos de peças do compressor podem alojar-se no estator ou entre o rotor e o estator e eventualmente causar uma falha no motor. Pelos danos que foram vistos, os golpes de líquidos devem ser evitados. Retorno de líquido Outra causa de falha de compressor é a situação de inundação de líquido. Inundação e o contínuo retorno de refrigerante líquido ou gotas de líquido no vapor para o compressor. É normalmente associado a um inadequado controle do fluxo de refrigerante. A consequência da inundação é usualmente diluição do óleo. Isto resultará em espuma no Carter e aquecimento excessivo das superfíciesdos mancais. Se a inundação de líquido é bastante severa, pode resultar em danos aos pistões, anéis e válvulas, porque o refrigerante arrasta o óleo da superfície dos mancais. Partidas inundadas Resultam da absorção de refrigerante pelo óleo do Carter. O óleo absorverá refrigerante sob várias circunstâncias. A quantidade absorvida é uma função da temperatura do óleo e da pressão no Carter. Quanto mais baixa a temperatura e quanto mais alta a pressão, tanto mais refrigerante é absorvido. Em alguns casos a mistura óleo/refrigerante estratificará ficando a mistura rica em refrigerante na parte de baixa. Como o refrigerante é um lubrificante http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 34 pobre, haverá danos. Esta condição ocorre usualmente durante paradas. Nas partidas a lubrificação recebida pelo mancal é muito pobre, mas em adição a isto, à medida que a pressão do Carter cai, a refrigerante muda instantaneamente de líquido para vapor, causando espuma (flash gás). Isto pode causar restrição nas passagens de óleo e causar um aumento de pressão. Pode ser também que uma mistura de óleo e líquido entre no cilindro causando um golpe hidráulico e danos previamente descritos sob o título “golpe de líquido”. Danos provenientes de uma partida com inundação de líquido, tais como: válvulas quebradas, bielas partidas ou juntas danificadas. A falha pode vir gradualmente se há uma perda parcial de lubrificação durante curto tempo depois da partida. Neste caso, a falha do compressor é devido à falha de lubrificação. Falta de lubrificação Pode ocorrer exatamente pela ausência de óleo no Carter. Durante a operação normal, parte do óleo deixará o Carter de um compressor alternativo. A operação com sucesso do sistema, requer que o óleo retorne na mesma proporção em que ele deixa o compressor. As causas da saída excessiva de óleo são aquelas usualmente associadas com a espuma do óleo. Isto inclui inundação, sobrecarga de óleo e uso de óleo não aprovado. Razões para não retorno de óleo em proporções satisfatórias incluem baixa velocidade do refrigerante, baixa demanda, ciclos curtos, e frequentes, retenções e erros nos projetos das tubulações. Os resultados da falta de lubrificação são o aquecimento excessivo, sulcos nas superfícies dos mancais usualmente uniformes. Contaminação É a maior causa de desgaste e falhas de compressores. É definida como a presença de substâncias estranhas no sistema de refrigeração que podem causar uma reação química ou mudar a composição química de materiais dentro do sistema. Contaminantes incluem umidade, ar, não condensáveis junto com fragmentos de cobre, aço ou alumínio, óxido de cobre, óxido de ferro, cloreto de cobre, cloreto de ferro, escamas de solda e muitos outros tipos de sujeira que podem entrar no sistema acidentalmente durante a instalação ou reparação. Aquecimento excessivo Normalmente resulta em carbonização e coloração das partes de ferro e aço. É gerado diante de uma elevada temperatura na descarga do compressor. Manifesta-se através de resíduos de carbono (óleo queimado) nas placas de válvulas, palhetas queimadas, rompidas, ou quebradiças, sinal de temperatura na cabeça dos pistões, presença de partículas metálicas magnéticas no Carter. As temperaturas de descarga elevadas afetam a viscosidade do óleo e inclusive, podem carbonizá-lo. A diminuição na viscosidade do óleo ocasionará uma diminuição da resistência da película lubrificante, a qual pode chegar a romper-se e permitir o contato de metal com metal, com o consequente desgaste. As paredes do cilindro, este efeito pode acarretar o desprendimento de partículas metálicas. Estas mesmas partículas podem chegar ao estator provocando queima localizada. E aqui, uma vez mais, uma falha elétrica cuja origem foi falha mecânica. Alto retorno de refrigerante superaquecido. Os compressores herméticos são refrigerados pelo gás de sucção. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 35 www.serae.com.br Tenha em mente que o calor é adicionado ao gás de sucção à medida que ele flui do evaporador para o compressor. A quantidade de calor pode ser excessiva se a linha de sucção for muito longa, sem isolamento, ou atravessa um espaço quente. As altas temperaturas de descarga podem causar desgastes. Alguns contaminantes são formados dentro do sistema por causa de excessivo calor. Isto causa uma reação entre o óleo e o refrigerante. Em alguns casos o calor decomporá ingredientes do sistema, principalmente óleo, aproximadamente ao redor de 130ºC formando uma lama e cobrindo as superfícies internas com carvão. Problemas elétricos Podem ser provocadas por: a) Variação de tensão – 10% A tensão elétrica só pode variar no máximo ± 10% da corrente nominal, ou seja, se a tensão nominal do Split for 220V, a tensão elétrica deverá estar entre 198V e 242V b) Desbalanceamento de Tensão 2% (Nos compressores Trifásicos). Em um compressor trifásico a falha do motor pode acontecer por causa do desbalanceamento de tensão e corrente entre fases. O desequilíbrio máximo permitido de tensão é de 2%. Se esse desequilíbrio for maior, o aumento de temperatura, em percentagem, gerada nos enrolamentos seria igual o dobro do quadrado do desequilíbrio da tensão. Portanto, um desequilíbrio de tensão de 2%, causaria um aumento de 8% na temperatura do enrolamento do motor, 3% de desequilíbrio um aumento de 18% e com desequilíbrio de somente 5%, a temperatura do enrolamento subirá para 50% acima do normal. Para checar o desequilíbrio de tensão tome as leituras entre fases no contator do compressor, enquanto o compressor estiver operando. Por exemplo, se: entre L1 e L2 = 215V entre L2 e L3 = 221V tira-se a média entre L3 e L1 = 224V 215V + 221V + 224V = 220V 3 Calcule o desbalanceamento para cada fase tomando a diferença entre a leitura de tensão (Volts) e a média. Entre L1 e L2 = 215 – 220 = 5v Entre L2 e L3 = 221 – 220 = 1v Entre L3 e L1 = 224 – 220 = 4v A maior diferença entre a média e a tensão real é 5. Usando a fórmula: Percentual de desequilíbrio = 5x 100 = 2,27% 220v Este desequilíbrio de tensão é maior que 2% e, portanto, não é aceitável. Provocará um aumento de temperatura em torno de: 2,27² x 2 = 10,3ºC http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 36 Este aumento de temperatura provocará a degradação do verniz do enrolamento do motor, provocando sua queima. Identificação dos bornes Quanto a parte elétrica, a primeira coisa que se deve entender que o motor e bifásico e que, portanto, possui um enrolamento principal, também conhecido como marcha (ou trabalho), e um enrolamento auxiliar, conhecido como arranque (ou partida). A ilustração demonstra como os enrolamentos estão montados dentro do compressor. Ainda existe um capacitor de auxílio, no qual, chamamos de capacitor de fase, que também ajuda na correção do fator de potência durante o funcionamento do motor. Esse item será abordado a frente. A primeira coisa que se deve fazer frente ao compressor é identificar os bornes de ligação, isto é, saber qual é o borne comum (C), marcha (R) e Partida (S). Comum (C). Marcha (M ou R) Partida (A ou S) Para isto, deve-se ter em mãos um multímetro, colocando-o na escala mais baixa de leitura de resistência (que é feita em Ohms). O ideal é utilizar um aparelho digital. Coloque as pontas de prova no aparelho, feito isso, toca-se as duas pontas de prova dele nos bornes do compressor, duas a duas anotando os valores das resistências. Maior resistência está entre o marcha (R) e o auxiliar (S), o que sobrar é o comum. Colocar a ponta de prova no terminal comum (C) e medir-nos outros dois terminais, o que medir maior resistência é o Auxiliar ( S ). Obs.: o valor das resistências Marcha (R) e auxiliar (S) é a soma dasoutras duas leituras. Para fazer estas leituras o compressor deve estar na temperatura ambiente em torno dos 25ºC. Teste de isolação Neste teste, deve-se verificar o isolamento entre a carcaça (terra) e os rolamentos. Deve-se utilizar um megômetro de 500volts, colocar a ponta de prova vermelha nos bornes de auxiliar (A), marcha (M) e comum (C) e a outra ponta de prova preta num ponto da carcaça do compressor, (em um ponto da carcaça que não esteja pintada). O valor não deve ser inferior a 10MΩ, se for, recomenda-se fazer um vácuo no sistema e refazer o teste. Caso o valor permaneça trocar o compressor. Não fazer as medições com o sistema em vácuo. Medição das resistências ômegas das bobinas do motor do compressor. Neste outro tipo de teste, deve-se medir a resistência ômega dos enrolamentos, em relação ao diâmetro e ao número de espiras. Para a realização deste teste deve-se observar os seguintes pontos. O compressor deve estar frio (desligado há pelo menos 2 horas. Os valores medidos devem agora ser comparados com os constantes na tabela do fabricante. Podendo estes ter uma tolerância de ± 5%. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 37 www.serae.com.br O compressor deverá ser trocado se: Durante a medição o multímetro marcar infinito, significa que a bobina está aberta. As medições estiverem fora da faixa de tolerância acima. Compressor não parte No caso de o compressor estar trancado (não partir), pode-se fazer o seguinte teste: Pega-se um capacitor eletrolítico, de 350µF (micro Farad), e coloca-se o mesmo em paralelo com o capacitor de fase do compressor e com um interruptor em série. Liga-se então o compressor e pressione o interruptor por 2 a 3 segundos. Caso o compressor não parta repita a operação, não partindo novamente trocar o compressor. Se o compressor partir, deixe-o funcionar com seu capacitor normal de trabalho por um período de 2 horas. Durante o funcionamento verifique a corrente de funcionamento. Se houver alta da corrente elétrica, desligue o compressor e troque por outro. Se a corrente elétrica estiver normal após 2 horas, desligue o aparelho, deixando sua pressão entrar em equilíbrio e o compressor esfriar. Faça então uma nova partida do compressor sem o capacitor eletrolítico, apenas com o seu capacitor de fase (ou de marcha). Se o compressor partir normalmente, ele está bom. Caso contrário troque o compressor. A figura mostra o esquema de ligação a ser feita. Capítulo 4 – Componentes elétricos Capacitor É um componente elétrico usado para armazenar carga elétrica, cujo objetivo é auxiliar a partida, aumentando o torque do motor sem que haja acréscimo de corrente. Cada motor elétrico tem o seu capacitor adequado. Um capacitor super ou subdimensionado pode acarretar sérios prejuízos ao motor, podendo levar o mesmo até a queima. Por isso, no caso de troca de um capacitor, certifique-se de sua capacidade. No caso de dúvida, consulte a listagem de peças do equipamento ou então ligue para o fabricante. Teste no capacitor Um capacitor carregado é muito perigoso, pois retém carga elétrica por muito tempo. Caso alguém toque os terminais de um capacitor nestas condições, a tensão acumulada http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 38 provocará um choque elevado, que pode até levar a morte. Por essa razão, é aconselhável descarregar o mesmo. A melhor forma de descarregar o capacitor é através da união de dois terminais, usando um pedaço de condutor elétrico ligado em série com um resistor de 2 Watts e 20. 000 ohms. Elimina-se assim, a possibilidade de se produzir uma centelha de alta tensão. Um capacitor defeituoso pode às vezes permitir a partida de um motor, porém, após poucos minutos, aquecem-se os enrolamentos por passagem excessiva de corrente e o motor para com a intervenção do protetor térmico. Daí vem a necessidade de testar o capacitor com um Capacímetro. Antes de se realizar qualquer tipo de teste, deve-se fazer uma inspeção visual no mesmo. Caso o capacitor apresente deformações (amassado, devido a uma queda, ou estufado). Deve-se trocá-lo. Protetor térmico É um elemento bimetálico que visa desligar o compressor ocorre sobrecarga. Pode ser acionado através de duas maneiras: Pelo efeito térmico, através da temperatura da carcaça do compressor ou pelo aumento da corrente elétrica No primeiro caso, por estar o protetor preso na carcaça do compressor, à medida em que a temperatura interna aumenta, devido à alta pressão, por exemplo, a temperatura do compressor em si passa também a aumentar, aumentando a irradiação de calor, provocando a abertura do protetor. No segundo caso, se algum elemento provocar o aumento da corrente elétrica do motor do compressor, o mesmo protetor será acionado, desligando o compressor. O protetor térmico é constituído basicamente de um disco bimetálico, isto é, duas lâminas com coeficientes de dilatação diferentes, soldadas uma sobre a outra, e de um resistor de aquecimento. O disco bimetálico possui dois contatos que permanecem fechados quando o motor trabalha em regime normal. O resistor de aquecimento está ligado em série ao enrolamento principal do motor. A corrente que alimenta o motor passa através do disco e do resistor; quando o calor gerado nestes dispositivos e no próprio motor ultrapassa o valor Máximo permitido, o protetor abre os contatos e desliga o motor. Quando o disco esfria e a temperatura volta ao normal, os contatos são fechados e o motor é religado. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 39 www.serae.com.br Para testar se o protetor térmico está aberto, desconecte o chicote do mesmo e com o multímetro (no modo ohmímetro), verifique se há continuidade entre os dois polos. Se no instrumento aparecer “zero”, é sinal de que o protetor está bom. Caso contrário troque-o. Sempre que o protetor estiver desarmando, verifique a corrente elétrica. Se estiver alta o protetor térmico está bom. Caso esteja desarmando com a corrente elétrica normal indica que está ruim. Alguns compressores possuem protetor térmico interno que abrem seus contatos quando a temperatura dos enrolamentos ultrapassa um determinado valor. Os terminais deixam de dar continuidade, dando a impressão de que o motor está queimado. É necessário que o compressor se resfrie para que os bornes voltem a dar continuidade. Placa de circuito interno Estas placas encontram-se dentro de um compartimento plástico localizado dentro da unidade interna. O sistema é formado por algumas placas impressas interligadas entre si, cuja funções são: Placa Função Principal É a placa principal, onde se encontra o Microprocessador que comanda todas as funções do equipamento. Possuem também alguns reles internos. Possui fusível de proteção. Receptora É a placa que recebe o sinal do controle remoto. Toda vez que o sinal é recebido, a placa emite um sinal sonoro (“bip”) Indicadora Formada por lieds que indicam o modo de funcionamento. Emergência Possui um botão que permite ligar o equipamento no modo resfria sem o controle remoto. Rotina de testes elétricos Na rotina que será descrita, não serão abordados itens sobre a parte eletrônica, apenas a parte elétrica mais comum. Os testes podem ser subdivididos em duas categorias: Estático ou Dinâmico a) Teste estático São testes realizados sem alimentação de energia elétrica no sistema. Portanto, desligue o cabo de alimentação da unidade. Com o multímetro (na escala ohmímetro), testar continuidade: Nos cabos de alimentação. (deve dar continuidade) No cabo terra. (não pode dar continuidade.) Verificar elementos de segurança observando se está aberto ou não. (aberto não dá continuidade). Verificar os fusíveis. (deve dar continuidade). Entrada e saída do transformador. (deve dar continuidade).Relé do compressor. (deve dar continuidade). b) Teste dinâmico: São testes realizados com alimentação de energia elétrica no sistema. Ligue, portanto, o plugue da unidade. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 40 Com um multímetro (selecionado em VAC – tensão alternada) verificar a tensão em cada ponto: Na entrada e na saída do disjuntor. (deve-se ler a tensão de alimentação da unidade. 220V ou 127V). Na entrada do transformador da placa. (deve-se ler a tensão de alimentação. Medir na saída do transformador, enrolamento secundário, (deve-se ler a tensão de saída do transformador, geralmente 12v ou 24v). Verificar se chega tensão nos bornes do ventilador do evaporador. Verificar se chega tensão nos bornes do compressor. Contator É um dispositivo de manobra operado à distância, que possui uma posição de repouso, sendo capaz de conduzir e interromper correntes sob condições normais de operação e eventualmente sobrecarga prevista. Os contatores são dispositivos elétricos de comando de vasta gama de aplicação tais como manobra de motores elétricos, comando de circuito auxiliares e cargas diversas, operando em corrente alternada ou corrente contínua. Sendo um interruptor, o contator possui as seguintes características: • comando a distância • grande durabilidade • elevado número de manobras horárias. Marcação dos contatos. A marcação dos terminais é normalizada por normas apropriadas (IEC). Contatos principais, o que irão ligar o motor são identificados com algarismos. 1, 3 e 5 (linha) e os terminais 2, 4 e 6 (carga) saída para alimentação e os contatos auxiliares são identificados através de dois dígitos numéricos, o primeiro dá a localização e o segundo a função, conforme figura abaixo. Terminais das bobinas são identificados por letras A1 e A2 de acordo com a figura acima. As contatoras utilizadas nos Splits podem ser monofásicas (fig 1) ou trifásicas (fig 2) e são aplicadas em compressores cuja corrente elétrica é superior a 10A. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 41 www.serae.com.br Relé de sobre carga Térmico Relé de sequência de fase As unidades que funcionam com o compressor Scroll devem possuir no quadro elétrico um relé de sequência de fase, que somente libera a tensão de comando se a sequência das fases estiver correta. Quando isso acontece, o compressor opera normalmente. Caso a unidade não funcione, verifique a inversão de fase, veja se o lede frontal está aceso, caso não esteja, as fases R, S, T; podem estar invertidas ou está faltando tensão em uma delas. Fig 1 Fig 2 http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 42 Caso esteja invertida, escolha duas fases quaisquer e inverta, com isso a sequência de fase será normalizada, e o LED frontal deverá acender. Válvula de 4 vias Aplicada somente aos modelos quente e frio, também é conhecida como válvula reversora. Este dispositivo é acionado por uma bobina que ativa sobre orifício piloto fazendo a inversão do fluxo de gás, ou seja, o evaporador passa a rejeitar calor (funciona como condensador) e o condensador passa a absorver calor (funciona como evaporador). OBS: Para se utilizar o equipamento na função aquecer, a temperatura externa deverá estar entre -6°C a 23°C e a temperatura interna menor que 27°C. Ciclo frio No modo de resfriamento, a bobina da válvula solenoide permanece desenergizada. Assim, uma mola mantém a haste totalmente voltada para a direita. Desse modo, é feita a comunicação entre os capilares central (que é conectado à linha de sucção) e o da direita (conectado ao lado direito da válvula). Devido a diferença de pressão entre estes 2 pontos, o êmbolo é arrastado para a direita. Neste modo de funcionamento, o vapor a alta temperatura que vem da descarga do compressor é direcionado para o trocador da unidade externa, que então passa a funcionar como condensador. Consequentemente, o trocador de calor da unidade interna funciona como evaporador. Ciclo quente No modo de aquecimento, a bobina da válvula solenoide é energizada. Assim, uma mola mantém a haste totalmente voltada para a esquerda. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 43 www.serae.com.br Deste modo, é feita a comunicação entre os capilares centrais (que é conectado a linha de sucção) e o da esquerda (conectado ao lado esquerdo da válvula). Neste caso, o êmbolo é arrastado para a esquerda, e o vapor a alta temperatura que vem da descarga do compressor é direcionado para o trocador da unidade interna, que então passa a funcionar como condensador, consequentemente, o trocador da unidade externa funciona como evaporador. A válvula reversora pode apresentar os seguintes defeitos: Na bobina ou na válvula. Se a bobina apresentar rompimento, quando for energizada, não movimenta a válvula. Para testá-la, com a bobina montada, aplica-se nela uma tensão igual há de trabalho, devendo escutar um “estalo”, que significa que a válvula foi movimentada. Neste caso a bobina não apresenta problema. Caso, contrário, deve ser trocada. Pode-se também soltar a bobina do corpo da válvula, colocar a parte de uma chave de fenda no seu interior, e então energizá-la. Se a bobina estiver boa, o campo magnético deve produzir uma força que “puxa” a chave de fenda. Caso, contrário a bobina deve ser trocada. Este tipo de teste deve ser bem rápido (2 a 3 segundos), pois ocorre o risco de se queimar a bobina. Outro defeito possível de ocorrer é que a bobina cria o campo magnético, porém a válvula não se movimenta, por estar presa. Para se constatar de que o defeito está na válvula, com a bobina montada na mesma, energiza-se a bobina e ao invés de se escutar um estalo, ouve-se uma vibração. Outro tipo de defeito dela é o dinâmico. Para isso, liga-se o equipamento no modo resfria, ajusta-se a temperatura do set-point de modo a forçar a entrada do compressor, e deixa-se o equipamento trabalhar cerca de 10 minutos. Verificar se a temperatura que sai da unidade interna é razoavelmente fria. Inverter o modo de funcionamento para o modo aquecer, reajustar a temperatura do set-point para um valor mais alto, aguardar 3 minutos (intervalo de tempo ante reciclagem) pela entrada do compressor, e deixá-lo funcionar cerca de 10 minutos. Verificar também se a temperatura de insuflamento é razoavelmente quente. Se isto acontecer, a válvula está funcionando adequadamente. Capítulo5 - Instalação, startup e instruções de serviços O split system é um condicionador de ar formado por unidades evaporadoras e unidades condicionadoras montadas em gabinetes separados, conhecidos como sistemas Split, http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 44 existem vários modelos com capacidades térmicas diferentes disponíveis no mercado, além das vantagens proporcionadas aos usuários em comparação a outros aparelhos. Podemos citar algumas vantagens como: • Versatilidade de instalação; • Baixo nível de ruído; • Facilidade de operação; • Não utiliza casa de máquina; • Instalação relativamente fácil para edifícios prontos nos quais não foi considerada a infraestrutura para sistemas de ar-condicionado central durante a construção; • Adaptação arquitetônica satisfatória em diversos tipos de ambiente; • Mão de obra de instalação com menor custo e maior rapidez. • Essas características relacionam-se diretamente com os sistemas centrais tipo Self- Contained, principalmente pelo aspecto da necessidade de infraestrutura na obra civil. No conjunto de desvantagem apresentadas pelo Split system, a ênfase maior fica para instalação com carga térmica mais elevada, onde o consumo de energia e o espaço disponível para as unidades condensadoras elevam-se.Além dessas, outras podem ser citadas: • Custo elevado dos equipamentos com maior tecnologia; • Diferença de altura entre unidade condensadora e a evaporadora, que é limitada. No conjunto de desvantagem apresentadas pelo Split system, a ênfase maior fica para instalação com carga térmica mais elevada, onde o consumo de energia e o espaço disponível para as unidades condensadoras elevam-se. Tipos de equipamentos São equipamentos de capacidade térmica compreendida entre 7.000BTU/h e 90.000BTU/h, indicado para residências e escritórios. Há modelos com capacidade de aquecimento, através de ciclo reverso (a unidade interna atua como condensador) e outros apenas para resfriamento. A maior vantagem destes aparelhos é seu funcionamento silencioso, pois são instalados diretamente no ambiente. Algumas marcas possuem modelos para instalação sobre sancas ou forros, permitindo a utilização de pequenos trechos de dutos e difusores. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 45 www.serae.com.br Esses aparelhos diferenciam-se apenas no modelo e método de instalação no ambiente da unidade evaporadora como mostra a figura abaixo. fig. Modelos Splits Carrier A instalação e manutenção dos equipamentos de Splits pode ser perigosa devido às altas pressões do sistema e aos componentes elétricos. Somente pessoas devidamente treinadas e qualificadas podem instalar e dar manutenção nestes equipamentos. Quando trabalhar nos equipamentos leia atentamente as informações indicadas nos manuais dos fabricantes. Siga todos os códigos de segurança. Utilize óculos de segurança e trabalhe com luvas. Antes de realizar serviços de manutenção e instalação no sistema, mantenha desligada a unidade. Descargas elétricas podem causar ferimentos ou até a morte. Checagem inicial: Não retire a unidade evaporadora antes de checar no local de montagem, para evitar Evite que objetos se encostem às unidades. Confira o equipamento pela nota fiscal de remessa. Inspecione cuidadosamente quanto a eventuais danos causados pelo transporte. Havendo danos avise imediatamente a transportadora. Verifique a parte elétrica: principalmente a tensão, deve estar de acordo com as características do equipamento. Confirme se não há obstruções para o fluxo de ar nas unidades evaporadoras e condensadoras. Também verifique o acesso para realização de serviços nas unidades. Antes de executar a instalação, leia com atenção as instruções a fim de ficar bem familiarizado com os detalhes da unidade. As regras apresentadas a seguir, aplicam-se a todas as instalações. Escolha um local que permita uma adequada circulação de ar. Sempre deixe um espaço adequado para manutenção quando a unidade estiver montada no teto, piso ou parede. Consulte os códigos e/ou Normas aplicáveis a instalação das unidades no local, para assegurar que ela esteja de acordo com padrões e requisitos específicos. (por exemplo: Norma http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 46 NB-3 da ABNT “execução de instalações elétricas de baixa tensão”.); Faça um planejamento cuidadoso da localização das unidades para evitar eventuais interferências, com qualquer tipo de instalações já existente (ou projetadas), tais como: instalação elétrica, canalizações de água e esgoto etc.; Instale as unidades onde elas fiquem livres de qualquer tipo de obstrução da circulação de ar tanto na saída como no retorno. Escolha um local com espaço suficiente que permita reparos ou serviços de manutenção em geral. O local deve possibilitar a passagem das tubulações (tubos do sistema de refrigeração, fiação elétrica e dreno). Procedimentos para a instalação da unidade interna: Na parede: Retire a placa de instalação, que vem junto do aparelho. Marque o local a ser instalada a unidade interna e o local do furo onde será passada a tubulação da linha frigorífera conforme a figuras abaixo. Fure o local e insira buchas de fixação. Fixe a placa de modo firme e nivelado com a parede utilizando-se um nível. Obs.: nunca nivelar a placa pelo teto. Coloque o gancho superior da unidade no suporte. Mova a unidade para um lado e outro para ver se está bem presa. Pressione a parte mais baixa da unidade contra a parede. As tubulações podem ser executadas facilmente se afastada a unidade da parede, com um material acolchoado entre a unidade e a parede. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 47 www.serae.com.br Passagem da tubulação. Para a tubulação fixada à esquerda ou à direita, remova a tampa de passagem da tubulação localizada na unidade. Dobre o cabo de conexão elétrica, tubulação de cobre, mangueira de dreno e os fios de interligação. Passe em toda a tubulação de cobre um tubo com isolante térmico de polipropileno para evitar a condensação. Em seguida envolva-os com uma fita (fita branca) tomando o cuidado de não a apertar evitando assim que a isolação térmica da tubulação seja prejudicada. Furo da tubulação na parede. Determine a posição do furo da parede de acordo com a placa de instalação do modelo e marca do condicionador de ar. Faça um furo de acordo com o diâmetro indicado para cada modelo e inclinado para baixo conforme figura. Dreno da unidade. Em situações normais onde é embutido na alvenaria, deve-se ter o cuidado de sempre estar em declive com relação ao ponto de drenagem. Lembrar que a água condensada escoa pela tubulação por gravidade assim sendo, quanto maior o declive da tubulação, mais fácil será a drenagem. Geralmente a espera do dreno fica na parte central da caixa de espera, logo se recomenda utilizar tubos de PVC. Em instalações onde o tubo de dreno entra em contato com o ar externo (instalações aparentes), laje, gesso, devemos isolar o tubo com isolante térmico para evitar a condensação. Direcione a mangueira de dreno sempre para baixo e NUNCA instale conforme a figura seguinte. Importante a drenagem poderá ser feita para esquerda ou direita do aparelho. Prenda bem a mangueira para não ocorrer vazamento. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 48 Instalação no teto: Remova a tampa de acesso aos tubos de cobre da unidade, na parte de trás do painel da unidade colocado na posição horizontal; Se a unidade for instalada diretamente sob o teto, posicione a unidade e mantenha-a firme enquanto alguém marca as posições dos furos dos suportes de ascensão no teto. (nota: estes equipamentos são pesados para uma só pessoa levantar e segurar. Para evitar acidentes, sempre que necessário procure por alguém que possa lhe ajudar). Instale os chumbadores no teto. Se estiver instalando em teto rebaixado, instale barras roscadas para fixar a unidade abaixo do rebaixamento Tubulações de refrigerante O maior problema para alguns instaladores tem sido a determinação correta dos diâmetros das tubulações e os limites corretos quanto a altura máxima entre as unidades evaporadora e a condensadora, além dos limites nos comprimentos horizontais dos tubos. Os Splits System têm suas unidades interligadas por tubos de sucção e linha de líquido. Algumas recomendações podem ser feitas no aspecto de instalação de tubulações de refrigerantes, considerando que a maioria das unidades utilizam o fluido refrigerante tipo HCFC22 ou R-404A. O diâmetro das linhas de líquido e sucção deve ser determinado a partir das recomendações do fabricante. A utilização de diâmetros menores que o recomendado gera velocidades altas do fluido refrigerante, que causam excessiva perda de carga nas tubulações. A perda de carga gera diminuição de pressão e densidade do fluido na entrada do compressor, diminuindo seu rendimento volumétrico. Nas tubulações de líquido, a perda de carga excessiva pode causar o surgimento de vapor de flash (vapor formado antes do evaporador),diminuindo o rendimento do sistema frigorífero. O comprimento das tubulações deverá ser a menor possível, como também o desnível. (ver distância e desnível recomendado pelo fabricante). Perda de carga A perda de carga ocorre em todos os fluidos quando estão em movimento dentro de tubulações. Para que um fluido circule em um sistema é necessário um equipamento para impulsioná-lo, geralmente uma bomba ou compressor. Este equipamento fornece uma força, que chamamos de carga, para que o fluido circule. À medida que o fluido vai se atritando com a parede da tubulação, esta força vai diminuindo, o que dizemos que houve perda de carga. Quanto mais longa e fina for a tubulação e mais curvas e acessórios na tubulação maior será a perda de carga. Comprimento equivalente O comprimento das tubulações, curvas e acessórios afetam diretamente na perda de carga e consequentemente no rendimento do equipamento. Cada curva e acessório equivalem a uma perda de carga como se fossem um determinado comprimento da tubulação, portanto, o comprimento equivalente é a soma das curvas/acessórios com a metragem dos tubos. Devemos respeitar a máxima distancia equivalente indicada para a tubulação, tendo em conta que ela é resultado da soma da distância equivalente das curvas. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 49 www.serae.com.br A tubulação de interligação entre as unidades condensadoras e evaporadoras geralmente possui grande quantidade de curvas, provocando perda de carga (diminuição de pressão) no fluxo de fluido. Portanto, se compararmos duas tubulações, ambas com o mesmo comprimento real, mas com número diferente de conexões, considerando que a tubulação com o número maior de conexão possui maior perda de carga e, portanto, maior comprimento equivalente. Isto significa que, cada conexão possui um valor de perda de carga, definido em função da velocidade e da densidade do fluido que a atravessa. Podemos concluir, então, que cada conexão possui um valor de perda de carga com um equivalente em metros de tubos reto, como pode ser observado na tabela http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 50 http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 51 www.serae.com.br http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 52 Exemplo: Se um tubo de cobre de 3/4 possui 5 curvas de 90º, e o total do trecho reto é igual a 12 metros, o comprimento equivalente total é: Total do trecho reto = 12metros. 5 curvas de 90º diâmetro da tubulação 3/4 Trecho + conexão 12m + (0.6 x 5) = 12m x 5.6m = 17.6 metros. Na medida do possível, tente evitar que a tubulação tenha muitas curvas; Devem ser respeitados os limites de comprimento e desnível indicado por cada fabricante. No caso de haver desnível entre as unidades proceda da seguinte maneira: Estando a unidade evaporadora abaixo da condensadora deve ser instalado na linha de sucção um sifão para cada 3 metros de desnível, para que o óleo retorne ao compressor. Nas instalações em que estiverem no mesmo nível ou a unidade evaporadora estiver em nível superior. Deve ser instalado logo após a saída da unidade evaporadora na linha de sucção, um sifão, seguido de um “U” invertido, cujo nível superior do mesmo deve estar ao mesmo plano do ponto mais alto do evaporador. Convém também informar que deverá haver uma pequena inclinação na linha de sucção no sentido evaporador-condensador, para que ao parar o equipamento não migrar líquido para o compressor. Teste de vazamento: Teste todas as conexões soldadas e flangeadas, (pressão máxima de teste 200psig), use válvula reguladora de pressão no cilindro de nitrogênio. Evacuação das tubulações de interligação: As unidades evaporadoras saem de fábrica testadas, com vácuo executado e carregadas com carga, porém como as tubulações de interligação são feitas no campo, deve-se proceder a evacuação. Os pontos de acesso são as válvulas de serviço junto a unidade condensadora. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 53 www.serae.com.br Para fazermos um vácuo adequado é necessário dispor de uma BOMBA DE VACUO (não compressor) e um vacuômetro Evacuação e desidratação: Evacuação é o ato de produzir vácuo, com a eliminação dos vapores incondensáveis do interior do sistema de refrigeração. A função da evacuação é baixar a pressão a um ponto que a água ferva a uma temperatura mais baixa e assim seja mais facilmente removida do sistema. O procedimento para a desidratação do sistema: Definir em primeiro lugar os pontos de acesso ao sistema. Tanto para o lado de baixa pressão como o de alta pressão (linha de líquido), utilizar as válvulas de serviço existente na unidade condensadora. Feito isso, estamos em condições de evacuar o sistema Tempo de evacuação: O tempo necessário para a remoção da água e do ar de um sistema depende dos seguintes fatores: • Dimensões do sistema; • Quantidade de umidade presente no sistema; Capacidade da bomba de vácuo; • Temperatura ambiente; • Conexão bomba x sistema O tempo exato necessário para evacuar e desidratar um sistema não pode ser previsto devido aos muitos fatores variáveis acima descritos. No entanto, o ponto em que a desidratação se completa pode ser lida pelo instrumento que é o vacuômetro. Não esquecendo que o vácuo recomendado é entre 500 e 250 micra. Carga de refrigerante Após ter desidratado o sistema adequadamente, feche os registros e isole a bomba de vácuo e o vacuômetro. Para fazer a carga de refrigerante, substitua o cilindro de nitrogênio pelo cilindro de refrigerante. Purgue a mangueira que liga o cilindro à válvula de serviço. Abra a válvula de serviço. Para carregar adequadamente o sistema, verifique as informações do fabricante da unidade a quantidade de refrigerante que deve ser adicionada ao sistema. Lembre-se que a carga varia com o comprimento das tubulações de interligação das unidades (evaporadora e condensadora). Com o sistema parado, coloque refrigerante na forma liquida pela válvula de serviço da linha de líquido, caso haja. Utilize uma balança para colocar a quantidade recomendada pelo fabricante. Para acerto da carga de refrigerante pode-se usar como parâmetro também o superaquecimento (considerar faixa de 5 a 7°C). SA = Ts – Tes http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 54 Cálculo do Superaquecimento O superaquecimento é a diferença entre a temperatura de sucção (Ts) e a temperatura de evaporação saturada (Tes). Equipamentos necessários para medição: • Manifold; • Termômetro de contato ou eletrônico (com sensor de temperatura); • Fita ou espuma isolante; • Tabela de Relação Pressão x Temperatura de Saturação para R-22. Meça o superaquecimento. 1. Coloque o sensor de temperatura em contato com a tubulação de sucção a 150 mm da entrada da unidade condensadora. A superfície deve estar limpa e a medição ser feita na parte superior do tubo, para evitar leituras falsas. Recubra o sensor com a espuma, de modo a isolá-lo da temperatura ambiente. 2. Instale o manifold na tubulação de sucção (manômetro de baixa). 3. Depois que as condições de funcionamento se estabilizarem leia a pressão no manômetro da tubulação de sucção. Da tabela de R-22, obtenha a temperatura de evaporação saturada (Tes). 4. No termômetro leia a temperatura de sucção (Ts). Faça várias leituras e calcule sua média, que será a temperatura adotada. 5. Subtraia a temperatura de evaporação saturada (Tes) da temperatura de sucção, a diferença é o superaquecimento. 6. Se o superaquecimento estiver entre 5°C e 7°C (veja Nota a seguir), a carga de refrigerante está correta. Se estiver abaixo, muito refrigerante está sendo injetadono evaporador e é necessário retirar refrigerante do sistema. Se o superaquecimento estiver alto, pouco refrigerante está sendo injetado no evaporador e é necessário acrescentar refrigerante no sistema. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 55 www.serae.com.br psi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 psi 30 -14 -13.4 -13.3 -12.1 -11.6 -11.1 -10.5 -10 -9.5 -8.9 30 40 -8.4 -7.8 -7.3 -6.8 -6.3 -5.8 -5.3 -4.9 -4.4 -3.9 40 50 -3.5 -3 -2.6 -2.1 -1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 40 60 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 4.4 60 70 4.8 5.1 5.5 5.8 6.2 6.5 6.9 7.2 7.6 8 70 80 8.3 8.7 9 9.4 9.7 10.1 10.4 10.7 11 11.3 80 90 11.6 11.9 12.2 12.5 12.8 13.1 13.4 13.8 14.1 14.4 90 100 14.7 15 15.3 15.6 15.9 16.2 16.5 16.8 17 17.3 100 110 17.6 17.9 18.2 18.4 18.7 19 19.3 19.6 19.8 20.1 110 120 20.4 20.7 21 21.2 21.5 21.7 21.9 22.2 22.4 22.7 120 130 22.9 23.1 23.4 23.6 23.9 24.1 24.4 14.6 24.9 25.1 130 140 25.4 25.6 25.9 26.1 26.4 26.6 26.8 27 27.3 27.5 140 150 27.7 27.9 28.2 28.4 28.6 28.8 29.1 29.3 29.5 29.7 150 160 30 30.2 30.4 30.6 30.8 31.1 31.3 31.5 31.7 32 160 170 32.2 32.4 32.6 32.8 33 33.2 33.4 33.6 33.8 34 170 180 34.2 34.4 34.6 34.8 35 35.2 35.4 35.6 35.8 36 180 190 36.2 36.4 36.6 36.7 36.9 37.1 37.3 37.5 37.7 37.9 190 200 38.1 38.3 38.4 38.6 38.8 39 39.2 39.4 39.5 39.7 200 210 39.9 40.1 40.2 40.4 40.6 40.8 41 41.2 41.4 41.5 210 220 41.7 41.9 42.1 42.3 42.4 42.6 42.8 43 43.2 43.4 220 230 43.5 43.7 43.8 44 44.2 44.4 44.5 44.7 44.9 45 230 240 45.2 45.4 45.5 45.7 45.9 46 46.2 46.4 46.5 46.7 240 250 46.8 47 47.1 47.3 47.5 47.6 47.8 47.9 48.1 48.2 250 260 48.4 48.6 48.7 48.9 49 49.1 49.3 49.5 49.6 49.8 260 270 50 50.1 50.3 50.4 50.6 50.7 50.8 51 51.2 51.4 270 280 51.5 51.6 51.8 51.9 52.1 52.2 52.4 52.5 52.7 52.8 280 290 53 53.1 53.3 53.4 53.6 53.7 53.8 54.1 54.2 54.4 290 300 54.5 54.6 54.8 54.9 55 55.2 55.3 55.5 55.6 55.7 300 310 55.9 56 56.1 56.3 56.4 56.6 56.7 56.8 57 57.1 310 320 57.2 57.4 57.5 57.6 57.8 57.9 58 58.1 58.3 58.4 320 330 58.5 58.7 58.8 58.9 59.1 59.2 59.3 59.4 59.6 59.7 330 340 59.8 60 60.1 60.2 60.4 60.5 60.6 60.7 60.9 61 340 350 61.1 61.2 61.4 61.5 61.6 61.8 61.9 62 62.2 62.3 350 360 62.4 62.6 62.7 62.8 62.9 63 63.1 63.2 63.4 63.5 360 370 63.6 63.7 63.8 63.9 64 64.1 64.2 64.3 64.4 64.5 370 380 64.7 64.8 64.9 65 65.1 65.3 65.4 65.5 65.6 65.7 380 Psi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 psi http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 56 Procedimentos para Recolhimento do refrigerante 1º passo – conectar as mangueiras do manifold nas válvulas de serviço da unidade condensadora. 2º passo – fechar a válvula de serviço da linha de líquido/expansão. 3º passo – ligar a unidade em refrigeração observando para que as pressões do sistema atinjam 2 psi. Neste momento fechar a válvula de serviço de sucção para que o refrigerante fique recolhido na unidade condensadora. Autodiagnóstico Alguns fabricantes fornecem a função de autodiagnóstico. Vamos apresentar como exemplo o do aparelho da Springer Carrier, unidade evaporadora 42LU. As tabelas e figuras abaixo apresentadas identificam o sinal da ocorrência através dos ledes localizados no painel frontal da unidade evaporadora. Modelo Frio Sinal de falha Led operação Led timer Ventilador evaporador com velocidade fora de controle durante mais de 1 minuto. Piscando Desligado Sensor de temperatura da Evaporadora ou do ambiente com circuito aberto ou em curto-circuito. Piscando Ligado Proteção de sobre carga do compressor Desligado Piscando Erro EEPROM. Ligado Piscando Sem sinal de referência. Piscando Piscando Modelo quente / frio Sinal de falha Led Operação Led Time Led Degelo Led Auto Proteção de sobre corrente do compressor Piscando Piscando Piscando Piscando Sensor de temperatura ambiente com circuito aberto ou em curto-circuito Desligado Piscando Desligado Desligado Sensor de temperatura da evaporadora com circuito aberto ou em curto-circuito. Piscando Desligado Desligado Desligado Sensor de temperatura da condensadora com circuito aberto ou em curto-circuito Desligado Desligado Piscando Desligado Proteções da condensadora (sensor de temperatura da condensadora, sequência de fase etc.). Desligado Desligado Piscando Piscando Erro EEPROM Desligado Piscando Desligado Piscando Erro de comunicação unidade interna. Desligado Desligado Desligado Piscando http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 57 www.serae.com.br Exemplos de interligações elétricas Nota: A cor do fio de alimentação (L, N, E) está de acordo c/os padrões IEC (Marrom, Azul, Verde, Amarelo) ou os padrões UL (Preto, Branco, Verde). http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 58 Manutenção preventiva Limpeza – limpe o condensador com escova de pelos macios, se necessário utilize também um aspirador de pó para remover a sujeira. Após esta operação utilize pente de aleta, no sentido vertical de cima para baixo para desamassar as mesmas. O acúmulo de poeira obstrui e reduz o fluxo de ar resultando em perdas de capacidade. Limpe os gabinetes com flanela ou pano macio embebido em água morna e sabão neutro. Não use solventes, cera contendo solventes ou álcool para limpar as partes plásticas. Fiação – cheque todos os cabos quanto a deterioração e todos os contatos (terminais elétricos) quanto ao aperto e corrosão. Isolamento térmico – verifique o estado de conservação e substitua se estiver danificado ou molhado pela condensação da umidade. Controles– assegure-se que, todos os controles estão funcionando corretamente e que a operação do aparelho é normal. Montagem – certifique-se se as unidades estão firmemente instaladas. Dreno – verifique entupimento da mangueira. Detecção de vazamentos. Quando houver suspeita de que existe vazamento no sistema de refrigeração, deve-se proceder da seguinte maneira. Caso ainda haja pressão suficiente de refrigerante pode-se passar imediatamente a localização do vazamento por um dos processos indicados a seguir. Se, entretanto, a pressão residual estiver muito baixa, deve-se conectar ao sistema um cilindro de Nitrogênio (utilize as válvulas de serviço existente na unidade condensadora). Não use o nitrogênio sem a válvula reguladora de pressão. Métodos de verificação de vazamento Apenas com nitrogênio: pressurize a unidade com 200Psig. Prepare uma solução com água sabão ou detergente e espalhe-o sobre as conexões, soldas e outros, possíveis vazamento. Detector eletrônico: (refrigerante + nitrogênio), pesquise o vazamento, passando o sensor do aparelho próximo de conexões, soldas, válvulas de serviço. Passe o sensor devagar nos pontos prováveis. O aparelho emite um sinal sonora e luminoso ao passar pelo ponto de vazamento. Detector Haloide-lamparina; (refrigerante + nitrogênio): procedimento similar ao anterior, porém neste caso o sensor é substituído por uma mangueira que se conecta a uma chama. Esta chama torna-se verde na presença de refrigerante halogenados. Método de emersão: o método de emersão em tanque poderá ser utilizado para inspeção em componentes separados do aparelho (especialmente serpentinas). Neste caso o componente deve ser pressurizado a 200Psig. Repare o vazamento e proceda, o vácuo e carga de refrigerante. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 59 www.serae.com.br Tabela de conversão de pressão kgf/cm² x psi Ache a pressão conhecida a ser convertida na coluna do meio, terá a conversão para: Kgf/cm² à esquerda e lb/pol² a direita Kgf/cm² lb/pol² Kgf/cm² lb/pol² Kgf/cm² lb/pol² 0 0 0 2,9529 42 597,38 5,9058 84 1.194,8 0,0703 1 14,223 3,0232 43 611,60 5,9761 85 1.209,0 0,1406 2 28,447 3,0935 44 625,83 6,0464 86 1.223,2 0,2109 3 42,670 3,1638 45 640,05 6,1167 87 1.237,4 0,2812 4 56,893 3,2341 46 654,276,1870 88 1.251,7 0,3515 5 71,117 3,3044 47 668,50 6,2573 89 1.265,9 0,4218 6 85,340 3,3747 48 682,72 6,3276 90 1.280,1 0,4922 7 99,563 3,4451 49 696,94 6,3980 91 1.294,3 0,5625 8 113,79 3,5154 50 711,17 6,4683 92 1.308,5 0,6328 9 128,01 3,5857 51 725,39 6,5386 93 1.322,8 0,7031 10 142,23 3,6560 52 739,61 6,6089 94 1.337,0 0,7734 11 156,46 3,7263 53 753,84 6,6792 95 1.351,2 0,8437 12 170,68 3,7966 54 768,06 6,7495 96 1.365,4 0,9140 13 184,90 3,8669 55 782,28 6,8198 97 1.379,7 0,9843 14 199,13 3,9372 56 797,51 6,8901 98 1.393,9 1,0546 15 213,35 4,0075 57 810,73 6,9604 99 1.408,1 1,1249 16 227,57 4,0778 58 824,95 7,0307 100 1.422,3 1,1952 17 241,80 4,1418 59 839,18 7,7338 110 1.564,6 1,2655 18 256,02 4,2184 60 853,40 8,4369 120 1.706,8 1,3358 19 270,24 4,2887 61 867,62 9,1399 130 1.849,0 1,4061 20 284,47 4,3590 62 881,85 9,8430 140 1.991,3 1,4765 21 298,69 4,4294 63 896,07 10,546 150 2.133,5 1,5468 22 312,91 4,4997 64 910,29 11,249 160 2.275,7 1,6171 23 327,14 4,5700 65 924,52 11,952 170 2.418,0 1,6874 24 341,36 4,6402 66 938,74 12,655 180 2.560,1 1,7577 25 355,58 4,7106 67 952,96 13,358 190 2.702,4 1,8280 26 369,81 4,7809 68 967,19 14,061 200 2.844,7 1,8983 27 384,03 4,8512 69 981,41 14,765 210 2.986,9 1,9686 28 398,25 4,9215 70 995,63 15,468 220 3.129,2 2,0389 29 412,48 4,9918 71 1.009,9 16,171 230 3.271,4 2,1092 30 426,70 5,0621 72 1.024,1 16,874 240 3.413,6 2,1795 31 440,92 5,1324 73 1.038,3 17,577 250 3.555,8 2,2498 32 455,15 5,2027 74 1.052,5 18,280 260 3.698,1 2,3201 33 469,37 5,2730 75 1.066,8 18,983 270 3.840,3 2,3904 34 483,59 5,3433 76 1.081,0 19,686 280 3.982,5 2,4608 35 497,82 5,4137 77 1.095,2 20,389 290 4.124,8 2,5311 36 512,04 5,4840 78 1.109,4 21,092 300 4.267,0 2,6014 37 526,26 5,5543 79 1.123,6 21,795 310 4.409,2 2,6717 38 540,49 5,6246 80 1.137,9 22,498 320 4.551,5 2,7420 39 554,71 5,6949 81 1.151,1 23,201 330 4.693,7 2,8123 40 568,93 5,7652 82 1.166,3 23,904 340 4.835,9 2,8826 41 583,16 5,8355 83 1.180,5 24,608 350 4.978,2 http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 60 Tabela de conversão de pressão kpa x psi Ache a pressão conhecida a ser convertida na coluna do meio, terá a conversão para: Kpa a esquerda e lb/pol² a direita kpa lb/pol² kpa lb/pol² Kpa lb/pol² Kpa lb/pol² 0 0 0 289,57 42 6,09 579,15 84 12,18 1.861,56 270 39,15 6,8947 1 0,145 296,47 43 6,235 586,04 85 12,325 1.930,5 280 40,6 13,7894 2 0,290 303,36 44 6,38 592,94 86 12,47 1.999,45 290 42,05 20,6841 3 0,435 310,26 45 6,525 599,83 87 12,615 2.068,4 300 43,5 27,5788 4 0,580 317,15 46 6,67 606,73 88 12,76 2.137,35 310 44,95 34,4735 5 0,725 324,05 47 6,815 613,62 89 12,905 2.206,29 320 46,4 41,3682 6 0,870 330,94 48 6,96 620,52 90 13,05 2.275,24 330 47,85 48,2629 7 1,015 337,84 49 7,105 627,41 91 13,195 2.344,19 340 49,3 55,1576 8 1,160 344,73 50 7,25 634,31 92 13,34 2.413,13 350 50,75 62,0523 9 1,305 351,62 51 7,395 641,2 93 13,485 2.482,08 360 52,2 68,9470 10 1,450 358,52 52 7,54 648,1 94 13,63 2.551,03 370 53,65 75,8417 11 1,595 365,41 53 7,685 654,99 95 13,775 2.619,97 380 55,1 82,7364 12 1,740 372,31 54 7,83 661,89 96 13,92 2.688,92 390 56,55 89,6311 13 1,885 379,20 55 7,917 668,78 97 14,06 2.757,87 400 58 96,5258 14 2,030 386,10 56 8,12 675,68 98 14,21 3.447,34 500 72,5 103,42 15 2,175 392,99 57 8,265 682,57 99 14,355 4.136,81 600 87 110,31 16 2,320 399,89 58 8,41 689,47 100 14,5 4.826,28 700 101,5 117,20 17 2,465 406,78 59 8,555 696,36 101 14,645 5.515,75 800 116 124,10 18 2,610 413,68 60 8,7 703,25 102 14,79 6.205,22 900 130,5 130,99 19 2,755 420,57 61 8,845 710,15 103 14,935 6.894,7 1000 145 137,89 20 2,900 427,47 62 8,99 717,04 104 15,08 7.584,17 1100 159,5 144,78 21 3,045 434,36 63 9,135 723,94 105 15,225 8.273,64 1200 174 151,68 22 3,190 441,26 64 9,28 730,83 106 15,37 8.963,11 1300 188,5 158,57 23 3,335 448,15 65 9,425 737,73 107 15,515 9.652,58 1400 203 165,47 24 3,480 455,05 66 9,57 744,62 108 15,66 10.342,05 1500 217,5 172,36 25 3,625 461,94 67 9,715 751,52 109 15,8 11.031,52 1600 232 179,26 26 3,770 468,83 68 9,86 758,41 110 15,95 11.720,99 1700 246,5 186,15 27 3,915 475,73 69 10,005 827,35 120 17,4 12.410,46 1800 261 193,05 28 4,060 482,62 70 10,15 896,3 130 18,85 13.099,93 1900 275,5 199,94 29 4,205 489,52 71 10,295 965,25 140 20,3 13.789,4 2000 290 206,84 30 4,350 496,41 72 10,44 1.034,19 150 21,75 14.478,87 2100 304,5 213,73 31 4,495 503,31 73 10,585 1.103,14 160 23,2 15.168,34 2200 319 220,63 32 4,640 510,20 74 10,73 1.172,09 170 24,65 15.857,81 2300 333,5 227,52 33 4,785 517,10 75 10,875 1.241,03 180 26,1 16.547,28 2400 348 234,41 34 4,930 523,99 76 11,02 1.309,98 190 27,55 17236,75 2500 362,5 241,31 35 5,070 530,89 77 11,165 1.378,93 200 29 17926,22 2600 377 248,20 36 5,220 537,78 78 11,31 1.447,88 210 30,45 18615,69 2700 391,5 255,10 37 5,365 544,68 79 11,455 1.516,82 220 31,9 19305,16 2800 406 261,99 38 5,510 551,57 80 11,6 1.585,77 230 33,35 19994,63 2900 420,5 268,89 39 5,655 558,47 81 11,745 1.654,72 240 34,8 20684,1 3000 435 275,78 40 5,800 565,36 82 11,89 1.723,66 250 36,25 27578,8 4000 582 282,68 41 5,945 572,26 83 12,035 1.792,61 260 37,7 34473,5 5000 725 http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 61 www.serae.com.br Capítulo 6 - Equipamento para soldar oxiacetileno: É o conjunto de elementos que, agrupados, permitem a passagem de gases (oxigênio e acetileno), até um maçarico em cujo interior se produz a mistura. Esta, em contato com uma centelha, produz uma combustão, necessária no processo oxiacetileno. Constituição 1. Cilindro de oxigênio. 2. Cilindro de acetileno. 3. Válvulas 4. Regulador do oxigênio. 5. Regulador do acetileno. 6. Mangueiras. 7. Maçarico. 8. Bico 9. Carro para transporte. Condições de uso: Deve ser usado somente por pessoas que conheçam perfeitamente seu funcionamento. Deve reunir condições ótimas de segurança e contar com todos os seus acessórios. Precaução: Ao manipular o equipamento, deve-se evitar seu contato com graxa ou óleo, para evitar combustão explosiva. Bico para soldar: São acessórios do equipamento que permitem a saída da chama para soldar. Fabricados geralmente de cobre, e em diversos tamanhos, dependem principalmente do orifício de saída dos gases, no bico. De acordo com o orifício, é possível graduar a pressão de trabalho a qual estará em estreita relação com o metal-base (tabela seguinte). Espessura Do Material Em mm Número Do bico Pressão de Oxigênio em kgf/cm² Pressão de Acetileno em Kg/cm² Diâmetro do orifício do bico em mm http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 62 0,5 - 1 1 - 1,5 1,5 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 7 7 - 11 11 - 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1,5 2 2,5 2,5 3 3 4 0,2 0,2 0,25 0,3 0,4 0,45 0,48 0,5 0,52 0,74 0,93 1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,3 2,5 No trabalho de soldagem podem ser apreciados vários aspectos, que influem na escolha do bico. Tipos de bicos: São dois os tipos de bico geralmente usados em soldagem oxi-acetilênica, os bicos intercambiáveis, que podem ser montados ao misturador de gases mediante uma rosca (figura 1), e os bicos fixos, nos quais misturador e bico constituem uma só peca (figura 2). Ao limpar o orifício dos bicos, usar agulha apropriada. Existem dois tipos de maçaricos: os de baixa pressão e os de alta pressão. O maçarico de baixa pressão é aquele que está previsto para nele ser utilizado diretamente o acetileno, a uma pressão ligeiramente superior à pressão atmosférica. (figura 3). Neste tipo de maçarico, o acetileno não pode chegar até ele na quantidade necessária par a soldagem e tem que ser aspirado pelo oxigênio, por meio de um injetor adaptado ao aparelho como se vê na figura 4. o oxigênio leva a quantidade necessária de acetileno, e ambos os gases, completamente misturados,saem do maçarico com suficiente pressão, para que a combustão se produza na forma perfeita. Com este maçarico também se pode efetuar soldagem a pressão média. Maçarico de alta pressão (figura 5) é indicado para soldagem onde a chama não varia de composição tão facilmente, pois os gases entram aproximadamente a uma mesma pressão. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 63 www.serae.com.br Neste tipo de maçarico quando se necessita de um consumo diferente de gases, basta trocar o bico, conservando sempre o mesmo injetor e misturador, porém somente se obtêm igual pressão para ambos os gases quando se usa um bico determinado. Como acender o maçarico a. Abra as válvulas dos cilindros; b. Regule a pressão de trabalho; c. Abra a válvula de acetileno do maçarico, 1/4 de volta. d. Acione o acendedor. e. Abra lentamente a válvula de oxigênio do maçarico, até obter uma chama reguladora “neutra”. Como apagar o maçarico: a. Feche a válvula de acetileno do maçarico. b. Feche a válvula do oxigênio do maçarico. c. Feche as válvulas dos cilindros. d. Abra as válvulas dos maçaricos para liberar as pressões das mangueiras. e. Afrouxe a borboleta dos reguladores de pressão dos cilindros. Tipos de chamas Chama neutra Tem proporções iguais de oxigênio e acetileno, é composto de um cone interno de cor branca intensa e de um invólucro azul violeta. Deve ser usada exclusivamente em soda de tubo de cobre com tubo de cobre. É destruidor dos óxidos metálicos que formam no decorrer da soldagem. Chama oxidante Tem proporção menor de acetileno o cone interno é violeta e o comprimento total da chama é menor que a chama neutra. Ideal para soldagem do latão é mais quente que a Neutra. Chama redutora ou carburante Tem proporção maior de acetileno, por isso ocorre a formação de um penacho entre o cone interno e o invólucro externo. Utilizada principalmente para soldagem do alumínio e suas ligas e ainda para soldagem de tubos de cobre com tubos de aço. É menos quente do que a Neutra. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 64 Como Soldar a) Limpe bem o material a ser soldado com lixa. b) Aplique fluxo completamente por fora do tubo, junte os tubos. c) Aplique calor com a chama do maçarico. d) Encoste a solda na peça aquecida, quando a solda derreter é sinal que a temperatura ideal for alcançada. e) Afaste a chama e alimente com solda até unir e formar um anel de solda. Obs.: Sempre que possível solde passando nitrogênio para evitar o óxido de cobre (fuligem). Apague o maçarico. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 65 www.serae.com.br Referências Bibliográficas Nelli, Giovane. Manual prático do mecânico de refrigeração, Rio de Janeiro. Du Pont do Brasil: catálogo. Revista Climatização: Editora RPA. CEP: Centro de Formação profissional. SENAI DN DET. Mecânico de refrigeração. Apostila elaborada por: Equipe SERAE Tel.: (21) 4105-4435 E-mail: contato@serae.com.br Dúvidas: www.serae.com.br/forum Site: www.serae.com.br http://www.serae.com.br/ mailto:contato@serae.com.br http://www.serae.com.br/forum http://www.serae.com.br/ Sumário Prefácio Introdução Histórico Capítulo 1 - Noções de Física Matéria Mudança de estado físico Calor Escalas Termométricas Relação entre escalas termométricas Conversão de escalas: Transferência de Calor Processos de transferência de calor Condução Convecção Radiação Medidas de calor Calor específico Pressão Pressão atmosférica Pressão Manimétrica Pressão Absoluta 5 Kg/cm² + 1,033 Kg/cm² (Patm) Fluidos Refrigerantes Capítulo 2 - Noções Básicas de Elétrica 2.1. Grandezas Elétricas Corrente Elétrica Tensão Elétrica Resistência Elétrica Frequência Potência 2.2. Fase 2.3 Circuito Elétrico Fonte Geradora Aparelhos Consumidores Exemplo de aparelhos consumidores Dispositivo de Manobra Exemplo de dispositivos de manobra Condutor Elétrico Capítulo 3 – Ciclo de Refrigeração Funcionamento Condensador Evaporador Compressor Hermético ou selados Compressor Rotativo de palheta simples Compressor Scroll Causas de falhas em compressores Golpe de líquido Retorno de líquido Partidas inundadas Falta de lubrificação Contaminação Aquecimento excessivo Problemas elétricos Identificação dos bornes Teste de isolação Compressor não parte Capítulo 4 – Componentes elétricos Capacitor Teste no capacitor Protetor térmico Placa de circuito interno Rotina de testes elétricos Contator Relé de sobre carga Térmico Relé de sequência de fase Válvula de 4 vias Ciclo frio Ciclo quente Capítulo5 - Instalação, startup e instruções de serviços Tipos de equipamentos Tubulações de refrigerante Perda de carga Comprimento equivalente Carga de refrigerante Cálculo do Superaquecimento Procedimentos para Recolhimento do refrigerante Autodiagnóstico Exemplos de interligações elétricas Manutenção preventiva Detecção de vazamentos. Métodos de verificação de vazamento Tabela de conversão de pressão kgf/cm² x psi Tabela de conversão de pressão kpa x psi Capítulo 6 - Equipamento para soldar oxiacetileno: Como acender o maçarico Como apagar o maçarico: Tipos de chamas Chama neutra Chama oxidante Chama redutora ou carburante Como Soldar Referências Bibliográficas39 Contator .......................................................................................................................... 40 Relé de sobre carga Térmico ............................................................................................ 41 Relé de sequência de fase ................................................................................................ 41 Válvula de 4 vias .............................................................................................................. 42 Ciclo frio .......................................................................................................................... 42 Ciclo quente ..................................................................................................................... 42 Capítulo5 - Instalação, startup e instruções de serviços ....................................................... 43 Tipos de equipamentos .................................................................................................... 44 Tubulações de refrigerante .............................................................................................. 48 Perda de carga ................................................................................................................. 48 Comprimento equivalente ............................................................................................... 48 Carga de refrigerante ....................................................................................................... 53 Cálculo do Superaquecimento ......................................................................................... 54 Procedimentos para Recolhimento do refrigerante ......................................................... 56 Autodiagnóstico .................................................................................................................... 56 Exemplos de interligações elétricas..................................................................................... 57 Manutenção preventiva....................................................................................................... 58 Detecção de vazamentos. .................................................................................................... 58 Métodos de verificação de vazamento ............................................................................. 58 Tabela de conversão de pressão kgf/cm² x psi .................................................................... 59 Tabela de conversão de pressão kpa x psi ............................................................................ 60 Capítulo 6 - Equipamento para soldar oxiacetileno: ............................................................. 61 Como acender o maçarico ............................................................................................... 63 Como apagar o maçarico: ................................................................................................ 63 Tipos de chamas .............................................................................................................. 63 Chama neutra .................................................................................................................. 63 Chama oxidante ............................................................................................................... 63 Chama redutora ou carburante ........................................................................................ 63 Como Soldar .................................................................................................................... 64 Referências Bibliográficas .................................................................................................... 65 http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 4 Prefácio O propósito de elaborar esta apostila é o interesse em contribuir para a divulgação sobre os assuntos técnicos e mais ainda, de facilitar aos profissionais de refrigeração o conhecimento dos equipamentos de “Split System”. Essa apostila reuni textos de autores diversos e coordenar ensinamentos oriundos das diversas fontes citadas na “Bibliografia”, adicionados a alguma experiência profissional, como o objetivo desta apostila é a execução dos conceitos teóricos, os diversos assuntos abordados são apenas superficiais, o suficiente para a familiarização dos iniciantes do ramo. Cabe agradecer a todos que cooperaram direta ou indiretamente para que fosse possível a elaboração desta apostila. Esperamos que esta apostila encontre boa receptividade por parte dos estudiosos do assunto, aceitamos de bom agrado, críticas e sugestões no sentido de melhorá-la sempre. Introdução Este fascículo foi elaborado com o propósito de servir de reforço as informações transmitidas aos MECÂNICOS DE REFRIGERAÇÃO DE SPLIT. Serão transmitidas informações sobre noções de física, ciclo de refrigeração mecânica, descrição e funcionamento dos componentes do ciclo de refrigeração, refrigerantes, diagnósticos e correção de defeitos. Histórico O homem sempre se preocupou com o seu conforto, do qual o conforto térmico é uma das parcelas mais importante. O processo de remover calor de um corpo data de tempos dos Chineses, Egípcios, Gregos e Romanos. A substância mais antiga e mais comumente usada para remover calor é o gelo. Os Chineses foram os primeiros a aprenderem que o gelo tornava as bebidas mais saborosas quando geladas. Os Egípcios, umas civilizações muito desenvolvidas viviam em uma região muito quente, procuravam abrandar o calor, fazendo plantações sobre o telhado, de forma que as plantas, a terra e a água recebessem a maior carga de sol. Além disso, fazia grandes aberturas para circular melhor o ar, e nessas aberturas deixavam cair água para refrescar o ar que entrava na casa. Ainda no Egito, usavam-se ventiladores humanos, que custavam caro. Nos tempos antigos de Roma e Grécia, escravos eram utilizados para carregarem neve do topo das montanhas e armazenarem em buracos, para serem mais tarde utilizados para resfriamento. Com o avanço da civilização, estas práticas se espalharam pela Europa. Pôr cerca de uma centena de anos, a refrigeração era fornecida pela natureza, através do uso do gelo. Somente em 1834 é que foi registrada a primeira patente de máquina de refrigeração mecânica. Patente essa de origem Britânica a qual, em principio, era um sistema de refrigeração mecânica como utilizada nos dias de hoje. Por volta de 1900 a eletricidade começou a entrar em muitos lares e com o desenvolvimento do pequeno motor elétrico, a máquina de produzir frio foi trazida para dentro de nossas casas. A partir de então, máquinas de refrigeração de várias capacidades foram fabricadas http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 3 www.serae.com.br com o mesmo princípio descrito naquela patente original. Para que possamos compreender, corretamente, o principio da refrigeração, precisamos conhecer alguns conceitos de física, pois o que ocorre num sistema de refrigeração esta ligada a ela. Capítulo 1 - Noções de Física Matéria Matéria é tudo aquilo que pode ser medido, pesado, tem massa e ocupa lugar no espaço. Ela pode se apresentar em três estados físicos: SÓLIDO – Ex. areia, pedra etc. LÍQUIDO – Ex. água. GASOSO – Ex. ar, gás de um extintor. A matéria é feita de moléculas que exercem entre si uma força chamada molecular. Esta força pode UNIR (chamada de força de atração) ou SEPARAR (chamada força de repulsão) as moléculas do corpo. Quanto maior for à força de atração, mais sólido o corpo é, isto é, mais duro e mais difícil de ser trabalhado; o diamante é o corpo mais duro que se conhece, só ele é riscado por ele mesmo. Se a força de repulsão for maior, as moléculas do corpo tendem a se separarem uma das outras. Esta força é a que atuanas moléculas dos gases e vapores. Quando as duas são iguais, o corpo fica no estado líquido. Mudança de estado físico Todos os corpos que compõem a natureza encontram-se em três estados físicos já conhecido. (sólido, líquido, gasoso). Estes estados são reversíveis, isto é, de um estado podem passar para outros dois e voltar ao seu estado primitivo. O fato de uma substância apresentar-se no estado sólido, líquido ou gasoso, não depende da sua natureza, mais sim da quantidade de calor que ela contém. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 5 www.serae.com.br A água normalmente é líquida, mas quando se torna muito fria (perde calor) transforma-se em gelo (sólido). O chumbo é sólido, mas pode se transformar em líquido, quando se torna muito quente (absorve calor). A quantidade de calor de um corpo é que determina o seu estado físico. Em resumo, fazer um corpo mudar de estado físico é simplesmente vencer as forças de atração e de repulsão existente entre as moléculas que a constituem. De acordo com o modo que são processadas as mudanças, recebem nomes especiais: Fusão e a evaporação são transformações que precisam absorver calor. Já a solidificação e a condensação se processam com a liberação de calor. Características particulares: Sólidos A característica dos sólidos é possuir forma e volume constantes. Um corpo sólido possui a mesma forma e volume em qualquer lugar que o coloque. Exemplos: Madeira, Chumbo, Vidro e Gelo. Líquido Uma substância é liquida, quando possui volume constante e forma variável. A forma depende do recipiente o qual está contido. Exemplos: Água, Gasolina, Vidro e Mercúrio. Gasoso O estado gasoso caracteriza-se pôr apresentar volume e forma variável. Ambos dependem do recipiente. Exemplos: Ar atmosférico e Vapor de água. No ciclo de refrigeração mecânica duas transformações ocorrem: Evaporação e Condensação Evaporação: É a passagem do estado líquido para o gasoso. Toda substância possui o seu ponto de evaporação característico. A água pôr exemplo entra em ebulição a 100ºC na pressão atmosférica normal. Uma característica dos líquidos é que cada um tem o seu ponto de mudança de estado físico próprio, isto é, na mesma pressão, não existe dois líquidos com a mesma temperatura de evaporação e condensação. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 6 Condensação: É a passagem do estado gasoso para líquido. Processa-se com a retirada de calor. O ponto de condensação é a temperatura na qual ocorre a condensação de um vapor. Na tabela abaixo, damos alguns líquidos com sua temperatura de evaporação / condensação na pressão atmosférica normal. Líquidos Temperatura de Evaporação ºC ºF Água 100ºC 212ºF Éter 36ºC 96.8ºF Álcool 78.5ºC 173.3ºF Refrigerante 12 -29.8ºC -21.6ºF Refrigerante 22 -40.8ºC -41.4ºF Calor Quanto devemos a homens como Maxivell, Kelvin e Joule, que através de anos de exaustivas pesquisas, nos proporcionaram conhecer os princípios e conceitos da energia térmica. Graças a estes e outros brilhantes cientistas, a física pôde evoluir a passos gigantes, tecendo teorias através dos anos, que nos proporcionaram conhecer e usufruir, atualmente, das maravilhas da ciência da refrigeração. Através de lutas e sacrifícios, com um cabedal de conhecimentos cada vez maior, fez-se necessário à ramificação de uma ciência tão complexa. Assim nasceu a termodinâmica, um ramo da física, que estuda a mudança e a transformação de calor em outras formas de energia. O calor é uma forma de energia, e como tal, jamais pode ser destruído, e sim convertido em outras formas de energia. A energia mecânica é transformada pelo atrito em energia calorífica; a energia elétrica pela eletrólise, e assim por diante. Calor é uma forma de energia associada à movimentação das moléculas de um corpo. Ele não é uma substância e, portanto, não pode ser medido, como a água em litros, mas sim pela comparação dos efeitos que produz. Todas as matérias contêm calor e por aumento ou diminuição da quantidade deste, a temperatura muda, de maneira que por comparação um objeto pode tornar-se mais quente ou mais frio do que o outro. Consequentemente, os conhecimentos de algumas propriedades fundamentais do calor são necessários para o estudo da refrigeração. Como já foi comentado anteriormente, calor é uma forma de energia. Não é um sólido, um líquido ou um gás e, por conseguinte, não é medido por peso ou volume. Ao adicionarmos calor a uma substância, aumentamos a sua temperatura. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 7 www.serae.com.br A ilustração ao lado chamada de pirâmide invertida, ilustra uma teoria da natureza do calor ilustra uma teoria da natureza do calor e os seus efeitos sobre a temperatura. Neste caso, foi escolhido a água como substância. A teoria diz que as moléculas dos corpos se movimentam, e que elas se movem mais rapidamente quando se aplica calor. Também diz que o ritmo do movimento determina seu Estado físico, ou seja, sólido, líquido e gasoso. A parte inferior da pirâmide é a temperatura chamada de zero absoluto, ponto onde, teoricamente, não há calor a as moléculas não tem movimento. Em qualquer ponto acima deste, contém calor. Outra observação mostrada na pirâmide é que frio é um termo relativo, uma vez que o calor está presente a todos os níveis do zero absoluto. Os termos, quente e frio, portanto, não passam de palavras para exprimir nossas sensações, as quais são particularidades de cada indivíduo. Para nós que vivemos num país tropical, a temperatura de 10ºC não nos traz conforto. Para um esquimó, no entanto, é quente, pois, estão acostumados a temperaturas bem abaixo de 0ºC. Os pontos da pirâmide, mostrados em A e B representam a quantidade de calor necessário para mudança do estado sólido para líquido e deste para o gasoso, respectivamente. Um ponto muito importante para o profissional de refrigeração é o correto entendimento da diferença entre calor e temperatura. Porém torna-se necessário encontrar uma forma de medir a temperatura pois não basta, para fins práticos as avaliações que somos capazes de fazer; pois gelado, frio, morno e quente, são percepções que variam de pessoa para pessoa, além de dependerem de certas condições. Muitas vezes é de grande importância medir a temperatura com toda precisão. Para o médico, é importante saber a exata temperatura do paciente. Nas fabricas é necessário que os processos desenvolvidos ocorram em temperaturas determinadas. O perfeito aquecimento ou resfriamento de um ambiente, a manufatura de medicamentos, a esterilização de instrumentos cirúrgicos, as condições internas de salas cirúrgicas, de computação, de telecomunicação são alguns exemplos em que se mostra importante a rigorosa medida de temperatura. As variações de temperatura provocam alterações nos corpos, entre estas a dilatação. Quase todos os corpos aumentam ou diminuem de tamanho quando a temperatura sobe ou desce. Baseado nesta característica é que foi possível a construção do termômetro em larga faixa de intensidade de calor. Os termômetros comuns são baseados na variação de volume de determinadas substâncias, no caso mercúrio ou álcool, que sofrem dilatação com a temperatura. Os pontos de referência escolhidos arbitrariamente são usados para a graduação dos termômetros. Devem apresentar duas temperaturas relativamente afastadas uma da outra e http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 8 fases a ser reproduzidas com absoluta igualdade. Esses pontos representam as temperaturas na pressão atmosférica ao nível do mar: da ebulição (evaporação da água) e da solidificação da água (fusão do gelo). Isto significa que qualquer pessoa possa construir um termômetro, mas já existem escalas padronizadasuniversalmente aceitas, que levam o nome de seus inventores. O uso do mercúrio e álcool deve-se ao fato de serem materiais sensíveis as condições de temperatura. Como o álcool é incolor, adiciona-se um pouco de corante para torná-lo visível. Quanto ao mercúrio, tornou-se o líquido preferido por várias e fortes razões, é bom condutor de calor. É facilmente obtido em estado de pureza, não deixa gotas aderentes nas paredes do capilar, é opaco e visível através do vidro e só congela à temperatura excessivamente baixa. Escalas Termométricas Existem várias escalas termométricas, porém apenas duas são de uso comum em refrigeração, que são denominadas Centígrado (Celsius) e a Fahrenheit, definida a partir da escala Kelvin, que é a escala científica fundamental. O sueco, Andreas Celsius (1701 – 1744) introduziu em 1742 a escala centígrado, cuja divisão centesimal simplificava as operações. Fixava em 100ºC o ponto de ebulição da água e 0ºC a temperatura da fusão do gelo. O espaço entre esses dois pontos é dividido em cem partes iguais, correspondendo cada divisão a “um grau centígrado” (1ºC). Esta escala é usada nos países que adotaram o sistema métrico como padrão (Brasil, Alemanha, Rússia etc.). Gabriel Daniel Fahrenheit (1686 - 1736) era fabricante de instrumentos meteorológicos, tendo inventado um método para purificar mercúrio, usou-os nos termômetros que construiu. Adotou como ponto zero a temperatura de uma mistura de gelo, água e sal; como ponto 32, a mistura de gelo e água; como ponto 96, o calor de uma pessoa sadia. Assim determinou a temperatura de ebulição da água como sendo 212 a pressão normal Na escala Fahrenheit, o ponto de fusão do gelo corresponde a 32ºF, e o ponto de ebulição da água, a 212ºF, o espaço entre esses dois pontos é dividido em 180 partes iguais, correspondendo cada divisão a “um grau Fahrenheit” (1ºF). esta escala é usada nos Estados Unidos e países da língua inglesa (Grã- Bretanha). Ao escrevermos a temperatura, mencionamos sempre a letra C ou F, depois dos números, a fim de determinarmos a escala usada. Quando nos referimos a temperaturas abaixo de zero, isto é, abaixo do ponto de solidificação da água, dizemos menos tantos graus abaixo de zero. Adicionando-se por exemplo, sal a água, a água passará a congelar-se a uma temperatura bem mais baixa que 0ºC. O ponto de solidificação da água saturada de sal é de –22ºC ou 22ºC abaixo de zero. Em graus Fahrenheit esta temperatura corresponde a –7.6F. Relação entre escalas termométricas Imaginemos dois termômetros sobre a mesa de uma sala. O primeiro está graduado na escala Centígrado, o segundo na escala Fahrenheit. Como a temperatura da sala é uma só, o mercúrio sofrerá a mesma dilatação nos dois termômetros, ainda que cada termômetro esteja marcando valores diferentes entre si (não esqueça que cada termômetro associa à temperatura um valor correspondente a sua escala). Vamos construir um simples exercício, converter ºF em ºC, ou vice-versa. O conhecimento da conversão termométrica é muito importante, principalmente para quem trabalha com equipamentos de refrigeração. Através de simples fórmulas matemáticas, podemos converter escalas entre si. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 9 www.serae.com.br Conversão de escalas: Fórmulas: Para transformar grau Fahrenheit (ºF) em graus Celcius (ºC) ºC = (ºF – 32) ÷ 1.8 Para transformar graus Celsius (ºC) em graus Fahrenheit (ºF) ºF = ( ºC x 1.8) + 32 Transformar 100ºC em graus Fahrenheit. Fórmula: ºF = ºC x 9 / 5 + 32 ou ºF = ºC x 1.8 + 32 substituir a letra C pelo seu valor numérico ºF = 100ºC x 9 / 5 + 32 ºF = 212ºF Transformar 212ºF em graus Centígrados. Fórmula: ºC = (ºF – 32) ÷ 1.8 ou ºC = ºF – 32 x 5 / 9 Substituir a letra F pelo valor numérico ºC = (212ºF – 32) ÷ 1.8 ºC = 100ºC ESCALAS EBULIÇÃO DA ÁGUA FUSÃO DO GELO PARTES DIVIDIDAS Celsius (Centígrados) 100,00º 0,00º 100 Fahrenheit 212,00º 32,00º 180 Reamur 80,00º 0,00º 80 Kelvin 373,16º 273,16º 100 Rankine 671,69º 491,69º 180 http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 10 Transferência de Calor Uma das leis fundamentais da física é que a temperatura, em que quaisquer condições, tende a se tornar constante. Em outras palavras, corpo quente cederá calor aos mais frios, até que a temperatura de todos se torne uniforme. O calor se transmite sempre dos corpos mais quente para os mais frios. A figura abaixo mostra o fato. Na figura são vistas várias provetas com água a temperatura diferentes. As cubas acima mostram temperaturas iguais, o calor não flui entre elas. No canto inferior a esquerda a temperatura da proveta foi diminuída para 0º, colocando-lhe gelo. O calor agora flui da proveta a 20ºC para a proveta a 0ºC. No canto inferior a direita a temperatura da proveta foi aumentada para 100º adicionando-lhe calor. O calor agora flui da proveta a 100ºC para de 20ºC. Se jogarmos um pedaço de ferro quente em uma das vasilhas com água, ela será aquecida pela transferência de calor, até que ambas, a água e o ferro, estejam com a mesma temperatura. A velocidade com que o calor se transfere depende não só da diferença de temperatura como também do meio através do qual a transferência tem lugar. Quanto maior for a diferença de temperatura, mais rápida será a transferência de calor. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 11 www.serae.com.br Processos de transferência de calor São três os processos fundamentais de transferência de calor e que acontecem na refrigeração. É importante, para o homem de refrigeração conhecer como o calor se transfere, como vimos anteriormente, o calor pode ser transferido de um corpo para o outro. Para que isto seja processado existem três meios fundamentais de transferência de calor, que são: Condução, Convecção e Radiação. Condução É uma transferência de calor que se processa de molécula a molécula do corpo. Ocorre principalmente nos sólidos, mas também pode existir nos líquidos e gases. Um exemplo claro de transferência de calor por condução é quando aquecemos a extremidade de uma barra metálica. Gradualmente a outra extremidade irá se aquecendo, pois o calor irá passando de molécula para molécula ao longo da barra. Os metais são bons condutores de calor, porém, uns conduzem melhores que os outros. Peguemos duas barras de metal; uma de ferro, e outra de latão, do mesmo tamanho e mesmo diâmetro. Segurando uma em cada mão, aproximemos a outra extremidade ao fogo. A mão que está segurando a barra de latão sentira primeiro a elevação de temperatura. Isto porque o latão transmite melhor o calor que o ferro. Se pegarmos agora latão e cobre, será o cobre que conduzira melhor o calor. Em outras palavras, podemos dizer que a quantidade de calor transferido pode ser maior ou menor dependendo do material utilizado. No exemplo das barras, o cobre transfere maior quantidade de calor do que o latão e o ferro, o que vale dizer que o cobre é um bom condutor de calor. O mesmo não ocorre com a madeira ou cortiça o que chamamos de materiais maus condutores de calor ou isolantes. Em refrigeração, essa diferença de condução de calor dos objetos é aproveitada para a sua construção. A lã de vidro e o ar estacionário são maus condutores de calor e, por isso, são usados para o isolamento das paredes dos refrigeradores e câmara frigoríficas. Convecção É a transferência de calor por um meio que se move. Apenas se verifica nos líquidos e nos gases. A convecção consiste em uma troca de partículas motivadas por variação de densidade. Tomemos um recipiente com água e aquecido na parte inferior por uma chama. As partículas em contato direto com o fundo que está recebendo calor, se dilatam. Em consequência dessa dilatação, a densidade diminui, e elas então sobem até a superfície.Como http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 12 as partículas superiores estão frias e com densidade maior, descem ao fundo do recipiente, formando correntes de convecção. Um outro exemplo de transmissão de calor por convecção é a geladeira doméstica. O congelador situado na parte superior do gabinete esfria o ar que está próximo. Este, mais denso desce dando lugar para o ar mais quente, e assim sucessivamente, mantendo uma circulação constante no resfriamento total do ar. Veja o exemplo da figura, o calor é retirado do interior do gabinete do refrigerador doméstico. O ar quente, proveniente dos alimentos, por ser mais leve toma o sentido ascendente, enquanto as partículas frias e pesadas descem ocupando o lugar daquelas. A figura abaixo mostra um quarto aquecido por convecção natural. Quarto aquecido por convecção natural Radiação É a forma de propagação de calor que permite a um corpo incandescente propagar energia térmica sem contato direto com o outro e sem mudar a temperatura do meio intermediário entre ambos. A radiação do calor do sol, para atingir a terra, percorre milhões de quilômetros através do espaço. Os raios do sol atravessam o vidro sem, contudo, esquentá-lo muito. Superfícies claras são boas refletoras e irradiadoras de calor e as superfícies escuras são bons absorvedores de calor por radiação. Ao entrarmos em um carro que tenha ficado exposto ao sol sentiremos uma temperatura bem mais alta que a temperatura externa. O calor do sol atinge o carro por radiação. Medidas de calor Se em dois recipientes com volumes de água diferentes, mas à mesma temperatura, se colocamos simultaneamente as mãos, sentiremos a mesma sensação de calor. Isto quer dizer que a intensidade de calor é a mesma, embora a quantidade de água nos recipientes seja diferente. Podemos deduzir então que quantidade e intensidade são coisas distintas. Assim como temos unidades para medir outras formas de energia, a energia térmica http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 13 www.serae.com.br também possui sua unidade especial. Na Inglaterra e nos Estados Unidos, a grandeza usada para medir a energia é o B.T.U. (BRITISH THERMAL UNIT). Uma B.T.U. é a quantidade de calor necessária para elevar a 1ºF a temperatura de uma libra de água. Exemplo: para elevar a temperatura de uma libra de água de 32ºF para 212ºF serão necessários 180 B.T.U. por que 212º - 32º = 180. No Brasil, a unidade de calor é expressa em calorias. Uma caloria é a quantidade de calor necessária para elevar a 1ºC a temperatura de um grama de água. A caloria, por ser uma unidade muito pequena, tem uso muito prático, sendo por isso empregado um múltiplo seu quilocaloria (Kcal). A quantidade de calorias necessárias para elevar ou diminuir a temperatura de uma substância pode ser conhecida se aplicado a seguinte relação: caloria = diferença de temperatura x peso x calor específico. Por exemplo, se quisermos saber quantas calorias devem ser retiradas de 80 kg de carne de galinha, cuja temperatura é de 40ºC, para abaixar a temperatura para 10ºC, utilizamos o seguinte cálculo. (40-10) x 80 x 0,80 = 1920 calorias. Conhecendo-se um valor kcal, podemos através de uma simples operação, saber seu correspondente em B.T.U. Se na placa do condicionador de ar indica 2.500 kcal/h, para acharmos seu correspondente em B.T.U/h fazemos a seguinte operação: (2500 x 4 = 10.000 B.T.U/h). Isto porque: 1ºC = 1,8ºF 1 kg = 2,2 libras Se multiplicarmos 1,8 x 2,2 será igual a 3,96 (aproximadamente 4 B.T.U.). Calor específico O calor específico varia com os diferentes materiais. O calor específico da água é tomado como sendo de 1,0 tanto no sistema métrico (Brasil) como no sistema inglês de medidas. O calor específico de um sólido ou líquido é sempre o mesmo sob qualquer pressão. Em outras palavras, é sempre necessário o mesmo número de unidades de calor para se alterar a temperatura de 1 grama de água de 60ºC a 100ºC, não importando se existe uma pressão de 1 quilograma/cm² ou 1000 quilograma/cm². Esse fato é inteiramente diferente para os gases. A aplicação de calor a um gás provoca um aumento na atividade de suas moléculas, fazendo-o ansioso para se libertar e ocupar maior espaço. O calor específico varia com os diferentes materiais. O cobre possui um calor específico menor do que a água, sendo por isso maior sua capacidade de absorver calor. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 14 Na tabela a seguir, podemos observar o valor do calor específico atribuído aos diversos materiais e alimentos. Substância Calor Específico kcal/kgºC Água 1,00 Gelo 0,50 Cobre 0,90 Ferro 0,11 Aço 0,12 Alumínio 0,22 Madeira 0,60 Ovos 0,20 Leite 0,94 Queijo 0,70 Carne de Porco 0,50 Carne de Galinha 0,80 Vidro 0,20 Carne de Vaca 0,77 Manteiga 0,60 Peixe 0,84 Presunto 0,70 Tomate 0,97 Mel 0,36 Ar 0,24 Sorvete 0,70 Vapor de Água 0,45 Batata 0,78 Laranja 0,89 Quantidade de calor em kcal = (massa em kg) x (calor específico) x (variação de temperatura). Exemplo ilustrativo: Quantos kcal, são necessários para baixar de 8ºC para 3ºC, 500 kg de manteiga? Quantidade. = 500 Kg x 0,60 x 5 = 1500 kcal Quando um corpo recebe ou cede calor, este pode produzir, no corpo, dois efeitos diferentes: Variação de Temperatura Mudança de Estado Físico Se o efeito no corpo for apenas variação de Temperatura, o calor é chamado de Calor Sensível. Se o efeito no corpo for apenas mudança de Estado Físico, o calor é chamado de Calor Latente. CALOR SENSÍVEL: É o calor adicionado ou retirado de uma substância alterando sua temperatura, porém mantendo o estado físico. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 15 www.serae.com.br CALOR LATENTE: A correta compreensão do calor latente é fundamental para o profissional de refrigeração, pois ela é a base da refrigeração mecânica. O calor latente muda uma substância do estado sólido para líquido ou de líquido para o vapor sem alterar a sua temperatura. Um exemplo do calor latente de vaporização é o calor que faz evaporar toda a água de uma chaleira, como mostra a figura. Quando a água atinge a temperatura de 212ºF ou 100ºC (ao nível do mar ou pressão atmosférica normal) a temperatura deixa de subir. Ao aquecermos a água, a variação de temperatura observada no termômetro, até atingir 100ºC é calor sensível. A partir deste ponto mais calor é necessário para mudá-lo de estado líquido para vapor, o qual é chamado de calor latente e não é observado no termômetro. Da mesma forma, ocorre com o gelo em fusão, ou seja, o calor necessário para derreter o gelo e transformá-lo em água. Pressão O que entendemos por pressão? A Pressão é uma grandeza física que só existe e tem sentido quando existe uma força aplicada a uma superfície. A distribuição desta força neste local denomina-se Pressão. P = F A Sendo : P= pressão F= Força A= Área Sabemos que a terra está envolvida por uma camada gasosa, denominada atmosférica. A atmosférica é a matéria, portanto tem peso, e como tal, exerce uma pressão sobre a superfície da terra. Esta pressão é que chamamos de: Pressão atmosférica O primeiro a medi-la foi o físico italiano Evangelista Torricelli e sua experiência foi efetuada ao nível do mar. Torricelli usou um tubo de vidro com cerca de 1.00 m de comprimento, fechado em uma das extremidades, encheu o tubo de mercúrio e tampou a extremidade aberta com o dedo. Em seguida, inverteu o tubo e mergulhou-o em um recipiente contendo mercúrio. Só então retirou o dedo. Torricelli verificou que o mercúrio contido no tubo desceu até atingir uma altura de 76 cm acima do nível do mercúrio contido no recipiente aberto. Depois que Torricelli inventou o barômetro, foram realizadas diversasexperiências para medir a pressão atmosférica em diferentes altitudes, a pressão atmosférica não permanece constante, variando até certo grau com a temperatura, umidade e outras condições. A pressão http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 16 atmosférica varia também com a altitude, diminuindo á medida que esta aumenta. De fato, a cada 100m de variação na altitude, a pressão atmosférica varia de 1 cm de mercúrio. Muitas pessoas confundem peso e pressão. Quando falam em pressão, imaginam um grande depósito cheio de água. É comum ouvir-se a pergunta: O tubo de PVC resiste ao peso da água lá de cima da casa? Vamos explicar, usando um desenho simples: A pressão registrada no manômetro varia apenas com a altura do nível da água e independe do volume de água no reservatório. A pressão pode estar em uma direção, várias direções, em todas as direções, como é ilustrado no desenho a seguir. Pascal repetiu a experiência de Torricelli, usando a água em lugar do mercúrio e verificou que a pressão atmosférica equilibra uma coluna de água de 10,33m de altura. Logo, a pressão atmosférica ao nível do mar é igual a: 1atm = 76 cm Hg = 10,33m de água = 29,92 polegadas de Hg = 14,7 psi = 1,033kg/cm² Os barômetros são instrumentos usados para medir a pressão atmosférica, sendo de variados tipos. A figura abaixo mostra um barômetro da sua forma mais simples. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 17 www.serae.com.br Pressão Manimétrica Também conhecida como pressão efetiva, é determinada através de manômetro e indica a pressão que está sendo exercida num recipiente fechado, por exemplo, numa garrafa de gás, ela mede pressões acima da pressão atmosférica. A pressão manométrica é bastante empregada na prática, sendo considerada positiva quando registra valores acima da pressão atmosférica. Quando a pressão, registrada pelo manômetro, for inferior a pressão atmosférica diz-se que é pressão negativa. Normalmente os manômetros são construídos para indicar a pressão a partir da pressão atmosférica, ou seja, (o valor “0” do manômetro indica uma atmosférica). Existem 3 instrumentos para se medir pressão: MANÔMETRO – medem pressão acima da pressão atmosférica. VACUÔMETRO – mede pressão abaixo da pressão atmosférica. MANOVACUÔMETRO – mede pressão acima e abaixo da pressão atmosférica. As unidades de pressão mais usadas são: Para pressão manométrica: Ib/pol² (psi) ou Kg/cm² 1Kg/cm² = 14,22 Ib/pol² Para pressão vacuométrica: polegada de mercúrio ou milímetro de mercúrio. 1”de Hg = 25,4 mm de Hg. Pressão Absoluta Também conhecida como pressão verdadeira, é obtida somando-se a pressão manométrica com a pressão atmosférica. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 18 Por exemplo: quando aplicamos uma pressão manométrica de 5 Kg/cm² num corpo que está exposto a pressão atmosférica ao nível do mar, na verdade a pressão absoluta que este corpo está submetido é igual a: 5 Kg/cm² + 1,033 Kg/cm² (Patm) Portanto, a pressão que está sendo exercida sobre o corpo é de 6,033 Kg/cm² Se a leitura estivesse sendo feita com um manômetro calibrado em psi, e o valor registrado fosse 20 psig, a pressão absoluta seria igual a: 20psig + 14,7 psi (Patm) ou seja, 34,7 psig. Vamos conhecer algumas unidades de medidas: Tr. = toneladas de refrigeração---------------------------------- (1 TR = 3,516 KW) Btus = British Thermal Unid. (unidade térmica britânica) (1TR = 12000 BTU/h) Kcal = quilocalorias -------------------------------------------------- (1TR = 3024 Kcal/h) Psig = libra por polegada quadrada manométrica (1Psig = 6,89 Kpa) Fluidos Refrigerantes É um fluido que absorve calor, evaporando a uma baixa temperatura e a pressão, e cede calor, condensando a uma alta pressão e temperatura. O uso da refrigeração e do ar condicionado representa um dos mais importantes avanços da civilização moderna, pois possibilitou a guarda e distribuição de alimentos e a oportunidade de viver e trabalhar em climas diversos. A água foi o primeiro refrigerante que o homem conheceu. Com o passar dos anos, o homem inventou máquinas e vários tipos de fluídos refrigerantes, sendo os mais comuns a amônia, o dióxido de carbono, dióxido de enxofre, cloreto de metila (gases tóxicos ou inflamáveis). Características necessárias aos fluídos: Um fluído refrigerante para ter uso prático em instalação de refrigeração, deve possuir várias qualidades: Não ser tóxico nem irritante ou inflamável, pois qualquer escapamento seria altamente prejudicial; Condensar-se a pressão moderada; Evaporar-se a pressão acima da pressão atmosférica; Ter pequeno volume específico (pequeno volume em relação ao seu peso); Ter um elevado calor latente de evaporação; Ser quimicamente estável (não se altera apesar de suas repetidas mudanças de estado físico no circuito de refrigeração); Não ser corrosivo; Deve permitir fácil localização de vazamento; Não deve atacar o óleo lubrificante ou ter qualquer efeito indesejável sobre outros materiais da unidade de refrigeração; Não atacar ou deteriorar os alimentos, no caso de vazamento. Obs.: Os fluorcabono em contato com o fogo se torna altamente tóxico. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 19 www.serae.com.br As pressões de trabalho e outras propriedades físicas, do fluído, são de grande importância. Os CFCs: Os CFCs revolucionaram o mercado da refrigeração e climatização, e foram utilizados por muitos anos. Porém, com a descoberta da destruição da camada de ozônio provocada pelo cloro contido nos CFCs, houve um acordo (Protocolo de Montreal) para acabar com sua produção e comercialização. Este acordo determina que para os países desenvolvidos, o prazo para acabar com a produção de CFCs extinguiu-se em 1996, e para os países em desenvolvimento a data limite para a fabricação e comercialização é até 2006. Porém, o governo do Rio de Janeiro, sancionou no dia 08/11/95 a lei n.º 2.457 que determina que as geladeiras e aparelhos de ar condicionados não podem mais liberar gás clorofluorcarbono (CFCs), para o meio ambiente. O artigo 1º desta lei diz: Fica proibido a emissão de gases de refrigeração a base de clorofluorcarbono (CFCs) nos seguintes casos: Manutenção de sistemas de refrigeração e ar condicionado; Desativação dos sistemas de refrigeração e ar condicionado; Transferência de vasilhames para comercialização. Para substituir os CFCs, foram fabricados fluídos refrigerantes alternativos que não atacam a camada de ozônio, os HFC. Como existe uma série de CFCs, um para cada tipo de aplicação, também foram fabricados diversos tipos de HFCs. O substituto do CFC 12 é o HFC 134a’ cuja, a características operacionais são similares ao CFC. A comparação entre a propriedade do HFC 134a’ com o CFC 12 estão delineadas na tabela a seguir. O ponto de ebulição do novo refrigerante se aproxima do ponto de ebulição do CFC 12. Isto significa que o HFC 134a’ desenvolverá pressões operacionais do sistema semelhante ao CFC 12. As vantagens ambientais do HFC 134a’ sobre o CFC 12 são claramente mostradas pelos valores do Potencial de Diminuição do Ozônio (ODP) e o Potencial de Aquecimento Global (GWP) dos dois compostos. O limite de Exposição Permissível (AEL) de 1000 ppm do HFC 134a’ significa uma previsão de que este fluído refrigerante tenha características de toxidade semelhantes as do CFC 12 e as de outros fluídos refrigerantes CFC. COMPARAÇÃO ENTRE REFRIGERANTES CFC 12 e HFC 134a Itens para Comparações Refrigerantes CFC 12 HFC 134a Ponto de Ebulição ºC (ºF) -30ºC (-21.6ºF) -26ºC (-15.7ºF) Flamalidade Nenhuma Nenhuma Limite de Exposição. PPM (VN) 1.000 TLV* 1.000 AEL** Potencial de Diminuição de Ozônio 1.0 0.0 Potencial de aquecimento3.0 0.26 * O valor de Limite de Tolerância (TLV), fixado para produtos químicos industriais pela merican Conference Of Governamental Hygienists, é a concentração média ponderada de tempo do produto químico transportado pelo ar à qual os funcionários podem ficar exposto durante um dia de trabalho de 40 horas semanais, ao longo da sua vida profissional. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 20 ** Limite de exposição aceitável (AEL) é a concentração média ponderada de tempo de um produto químico transportado pelo ar a que quase todos os funcionários podem ficar expostos durante um dia de trabalho de 8 horas semanais, ao longo da vida profissional, sem efetivo adverso, conforme determinado pela Dupont para compostos que não tem TLV. Em geral, os fluidos refrigerantes alternativos não podem ser simplesmente carregados em um sistema destinado ao de CFCs. Dependendo das características específicas da máquina, é possível que os materiais precisem ser substituídos e que o compressor, em muitos casos, precise ser modificado. É necessária a substituição do óleo lubrificante do equipamento, deve- se consultar sobre a compatibilidade das peças do sistema com o novo fluído refrigerante. Compatibilidade dos Gases Refrigerantes: Deverá ser sempre o gás para o qual o equipamento foi projetado e construído, a menos que o fabricante concorde no contrário. Muitas perguntas precisam ser respondidas antes de ser introduzido, em qualquer sistema, um gás diferente: O gás é compatível com todos os metais, elastômeros, (Neoplene, borracha natural, silicone etc.) plástico, enrolamentos dos motores e isolação do sistema? O que deve ser evitado? Não use cloreto de metila com alumínio. Não use amoníaco com cobre Não use freon com alumínio contendo mais de 2% de magnésio ou com zinco, ferro galvanizado. Com o novo gás, a capacidade aumentará a ponto de causar sobrecarga no motor? A válvula de expansão ou a tubulação capilar serão de tamanho adequado para o motor? É apropriado o sistema de controle, como pressostato? O evaporador e o condensador terão dimensões apropriadas? Inflamabilidade: Nenhum dos compostos “freon” é inflamável ou explosivo. Todavia, misturados com líquidos inflamáveis ou gases podem tornar-se inflamável e devem ser manuseados com o devido cuidado. Compostos parcialmente halogenados também podem ser inflamáveis e precisam ser examinados individualmente. Toxicidade: Uma das qualidades mais importantes dos compostos de fluorcarbono “freon” é a sua baixa toxicidade em condições normais de manuseio. Comparações da toxidade relativa e de acidentes de explosão com outros materiais comumente usados foram feitos pelo Underwriters Laboratóries. Um resumo dos perigos de vida desses compostos é dado a seguir. Os produtos foram divididos em 6 grupos de acordo com sua toxidade. O grupo 6 abrange os compostos de toxidade mais baixa. O grupo 1 inclui materiais altamente tóxicos, como o dióxido de enxofre. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 21 www.serae.com.br Fluídos refrigerantes Suva da Dupont Fluido Refrigerante Alternativo Produto Nomenclatura O que Substitui Óleo Aplicação Suva MP-39 R- 401A R-12 OM / AB Retrofit para baixa e média temperatura. Suva 409A R- 409A R-12 OM / AB Retrofit para baixa e média temperatura. Suva MP-66 R-401B R-12 / R-500 OM / AB Retrofit. Para baixa temperatura e alta capacidade Suva HP-80 R- 402A R-502 OM / AB Retrofit em refrigeração comercial (qualquer temperatura) Suva 408A R-408 R-502 OM / AB Retrofit em refrigeração comercial (qualquer temperatura) Suva HP-81 R-402B R-502 OM / AB Retrofit em máquina de fazer gelo Suva 123 R-123 R-11 OM / AB Equipamento novo ou retrofit. (centrífugas de baixa pressão ). Fluido refrigerante Definitivo Produto Nomenclatura O que Substitui Óleo Aplicação Suva 134a R- 134a R-12 POE / PAG Para equipamentos novos Suva HP-62 R- 404A R-502 POE Para equipamentos novos, retrofit em refrigeração comercial Suva 507 R- 507 R-502 POE Para equipamentos novos, retrofit em refrigeração comercial Suva 95 R-508B R-13 / R-23 / R- 503 POE Equipamentos novos de baixa temperatura ( -40ºC) Suva 407C R-407C R-22 POE Equipamentos novos. Ar cond. e bombas de calor (conhecido como Suva 9000 ). Suva 410A R- 410A R-22 POE Somente para equipamento desenvolvido para o Suva 410a (conhecido como Suva 9100.) OM = Óleo Mineral /AB = Alquilbenzeno /POE = Pólio Éster /PAG = Polialquilenogricol http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 22 Capítulo 2 - Noções Básicas de Elétrica 2.1. Grandezas Elétricas A grandeza elétrica mais elementar é a carga elétrica. Um dos primeiros fatos das cargas elétricas é que estas cargas são de dois tipos diferentes. Estes tipos são arbitrariamente chamados de positivo (+) e negativo (-). O elétron, por exemplo, é uma partícula carregada negativamente. Um corpo descarregado possui o mesmo número de cargas positivas e negativas. Um corpo está carregado positivamente quando existe uma deficiência de elétrons e uma carga negativa significa um excesso de elétrons. Um dos efeitos mais significativos de uma carga elétrica é que ela pode produzir uma força. Especificamente, uma carga repelirá outras cargas de mesmo sinal e atrairá cargas de sinal contrário como apresenta a figura 2. Deve-se notar que a força de atração ou de repulsão é sentida de modo igual pelos dois corpos ou partículas carregadas. Figura 2. Força entre cargas Existe uma região de influência em torno de uma carga elétrica tal que uma força tornar-se-á tanto menor quanto mais afastada estiver a carga. Uma região de influência como está é chamada Campo. O campo estabelecido pela presença de cargas elétricas é chamado de Campo Elétrico e quando as cargas elétricas estão em repouso esse campo será chamado de Campo Eletrostático. O campo elétrico pode ser representado por linhas de campo radiais orientadas. Se a carga for positiva, o campo é divergente, isto é, as linhas de campo saem da carga e se a carga for negativa, o campo é convergente, isto é, as linhas de campo chegam à carga conforme mostra a figura 6. Fig. Linhas de campo. Corrente Elétrica A corrente elétrica é o movimento ordenado de partículas eletricamente carregadas. Vamos explicar a corrente elétrica a partir de um condutor metálico (um fio elétrico, por exemplo). Dentro desses condutores há muitos elétrons livres descrevendo um movimento caótico, sem direção determinada. Ao aplicar-se uma entre dois pontos do metal (ligando as pontas do fio a uma bateria, por exemplo), estabelece-se um interno e os elétrons passam a se movimentar numa certa ordem, constituindo assim a corrente elétrica. A corrente elétrica é definida como a razão entre a quantidade de carga que atravessa certa secção transversal (corte feito ao longo da menor dimensão de um corpo) do condutor num intervalo de tempo (Equação 01). http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 23 www.serae.com.br (01) A unidade de medida é o Coulomb por segundo (C/s), chamado de Ampère (A) no SI em homenagem ao físico e matemático francês André-Marie Ampère (1775-1836). Tensão Elétrica Tensão elétrica é sinônimo de diferença de potencial (d.d.p.). Compreende-se melhor o significado de tensão elétrica a partir de uma analogia com uma situação conhecida de toda a gente. É o que se passa com a água. Se tivermos dois depósitos de água com a superfície ao mesmo nível e abrirmos a válvula que liga os dois depósitos, não haverá passagem de água de um depósito para o outro, devido às superfícies da água nos dois depósitos estarem ao mesmo nível. Se tivermos dois depósitos de água com níveis diferentes e abrirmos a válvula que liga os dois depósitos, haverá passagem de água do depósito com umnível superior para o depósito com o nível inferior, devido a haver uma diferença de níveis entre os dois depósitos. Se tivermos duas esferas metálicas iguais carregadas com igual concentração de cargas elétricas (potenciais elétricos iguais) e as ligarmos por um condutor, não haverá movimento de cargas de uma esfera para a outra, devido a não haver diferença de potencial entre elas. Se tivermos duas esferas metálicas iguais carregadas com concentrações diferentes de cargas elétricas (potenciais elétricos diferentes) e as ligarmos por um condutor, haverá movimento de cargas da esfera com maior potencial para a esfera com menor potencial, devido a haver uma diferença de potencial entre elas. As grandezas potencial elétrico e tensão elétrica exprimem-se na unidade Volt (V). Resistência Elétrica A resistência elétrica (R) é uma medida da oposição ao movimento dos elétrons, ou seja, a resistência elétrica representa a dificuldade que os elétrons encontram para se movimentarem através do condutor. Quanto maior a mobilidade dos elétrons, menor a resistência elétrica do condutor. Fig. Resistência em um condutor Definimos: Resistência elétrica (R) é a relação entre a ddp aplicada (U) e a correspondente intensidade de corrente elétrica (i). Assim, (02) Unidade de resistência elétrica no Sistema Internacional é (V/A) = ohm(Ω) A resistência elétrica é uma característica do condutor, portanto, depende do material de que é feito o mesmo, de sua forma e dimensões e da temperatura a que está submetido o condutor. Posteriormente, esses itens serão analisados mais detalhadamente. Frequência Frequência é uma grandeza física ondulatória que indica o número de ocorrências de um evento (ciclos, voltas, oscilações etc.) em um determinado intervalo de tempo. Alternativamente, podemos medir o tempo decorrido para uma oscilação. Este tempo em particular recebe o nome http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 24 de período (T). Desse modo, a frequência é o inverso do período (equação 03). (03) Unidades de medida mais usadas: -Hertz (Hz): Corresponde ao número de oscilações por segundo. Nome dado em honra ao físico Alemão Heinrich Rudolf Hertz. -Rotações por minuto (rpm): Corresponde ao número de oscilações por minuto. Potência Potência é a capacidade de realização de trabalho. Ela é calculada multiplicando a tensão (V) pela corrente (I). P = V x I NOTA: uma dúvida muito comum é pensar que um equipamento em 220V consome menos energia que um em 127V. se ambos tiverem a mesma potência, o consumo de energia será o mesmo. 2.2. Fase Uma onda senoidal pode ser entendida como um movimento circular que se propaga ao longo de um eixo, o qual pode representar uma distância ou tempo, por exemplo. A relação desse movimento com um ponto de referência é chamada de fase. Por exemplo, na figura abaixo as duas senoides estão defasadas em 90º. Figura 5. Fases defasadas em 90° 2.3 Circuito Elétrico Um circuito elétrico é um conjunto de aparelhos interligados eletricamente de forma apropriada. É constituído, pelo menos, por um gerador elétrico, que fornece a energia, por uma carga (ou receptor), que recebe energia e por condutores elétricos que interligam os aparelhos. A figura abaixo mostra um circuito que envolve uma lâmpada e um motor elétrico (a esquerda a visão real e a direita o esquema representativo). http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 25 www.serae.com.br Fig Esquema de um circuito elétrico A seguir, estão definidos alguns termos usados na análise de circuitos elétricos: 1. Nó: ponto de conexão entre dois ou mais elementos que compõe um circuito; 2. Ramo: trecho do circuito compreendido entre dois nós efetivos; 3. Laço: qualquer percurso fechado de um circuito; Fonte Geradora Fonte geradora é todo dispositivo cuja finalidade é produzir energia elétrica à custa de outra energia, como a energia mecânica. No caso de geradores mecânicos, o funcionamento dessas máquinas se baseia ou em fenômenos eletrostáticos (como no caso do gerador Van de Graaff), ou na indução eletromagnética (como no caso do disco de Faraday). Nas aplicações industriais a energia elétrica provém quase exclusivamente de geradores mecânicos cujo princípio é o fenômeno da indução eletromagnética (e dos quais o disco de Faraday é um simples precursor); os geradores mecânicos de corrente alternante são também denominados alternadores; os geradores mecânicos de corrente contínua são também denominados dínamos. Aparelhos Consumidores Aparelhos consumidores são aqueles que produzem trabalho, transformando energia elétrica em outro tipo de energia. Exemplo de aparelhos consumidores a. Lâmpada – transforma energia elétrica em luz; b. Ferro de solda – transforma energia elétrica em energia térmica; c. Motor elétrico – transforma energia elétrica em energia mecânica. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 26 Dispositivo de Manobra São dispositivos que servem para ligar ou desligar os aparelhos consumidores, fechando ou abrindo o circuito elétrico. Podem ser utilizados para operação, por exemplo, interruptor, ou como segurança como os disjuntores. Exemplo de dispositivos de manobra a. Interruptor; b. Disjuntor; c. Termostato; d. Pressostato. Condutor Elétrico A condutividade elétrica baseia-se no fato de os elétrons da última camada de cada átomo terem facilidade em saltar entre átomos vizinhos (funções de onda comuns). O que caracteriza o material bom condutor é o fato de os elétrons de valência (por exemplo, o cobre possui um elétron na última camada) estarem fracamente ligados ao átomo, podendo ser facilmente deslocados do mesmo. O material do condutor é quase sempre o cobre, é o metal que apresenta melhor compromisso entre condutividade elétrica e custo. A função dos condutores e transportar a energia elétrica da fonte geradora ao aparelho consumidor e de volta à fonte geradora. Capítulo 3 – Ciclo de Refrigeração O que é refrigerar? É retirar calor de um corpo. O que é refrigeração? É a técnica empregada para transferir o calor de um lugar onde não se quer que ele esteja, para um lugar onde não sofra objeção. Um ciclo de refrigeração tem por objetivo transferir o calor de um ambiente e é composto por quatro componentes básicos (compressor, condensador, evaporador e dispositivo de expansão). Funções principais dos componentes básicos do ciclo: Compressor – Aspira refrigerante na forma de vapor que vem do evaporador a baixa pressão e temperatura, porém superaquecido. Através da compressão a pressão e a temperatura são elevadas e o refrigerante é descarregado para o condensador, onde em contato com o ar ou a água é condensado. Condensador – Também conhecido como trocador de calor da parte de alta. É o componente que retira o calor do refrigerante, calor este que foi adquirido no evaporador e na compressão do refrigerante. Evaporador – Também conhecido como trocador de calor da parte de baixa. É o componente que absorve o calor do ambiente a ser refrigerado. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 27 www.serae.com.br Dispositivo Expansão – É o componente que controla o fluxo de refrigerante necessário ao evaporador e provoca a diminuição da temperatura e pressão do fluido refrigerante. Podemos chamar de ciclo de refrigeração, uma situação em que, em um circuito fechado, o refrigerante, transforma-se sucessivamente em líquido e vapor. Passa a absorver calor a baixa temperatura e pressão pela evaporação, ou rejeitar calor a alta temperatura e pressão pela condensação. Todos os sistemas de refrigeração trabalham com dois níveis diferenciados de pressão. Como mostrado abaixo, na linha que divide o desenho. A linha em extremo passa através do dispositivode expansão e no outro extremo na válvula de descarga do compressor. Portanto, as válvulas de descarga e dispositivo de expansão, são os dois pontos de divisão do sistema. O lado de alta do sistema inclui os componentes operando a pressão de condensação ou acima dela. São os seguintes os componentes do lado de alta: o compressor, a linha de descarga, o condensador e a linha de líquido quente. Já, o lado de baixa do sistema, inclui o dispositivo de expansão, (válvula de expansão) a linha de líquido frio e gás frio (aproximadamente 80% líquido e 20% vapor) o evaporador e a linha de sucção. Apesar de termos definido o ciclo de refrigeração e a função de cada componente, isto ainda, não é suficiente para saber como um sistema de refrigeração trabalha. Para percebemos a operação de um ciclo é necessário saber quais as temperaturas e pressões que estão nas diferentes partes do sistema. Ao nível do mar a pressão é de 14.696 PSIA (pressão atmosférica) no manômetro é de 0 (zero) PSIG, a água ferve a 100ºC nesta pressão. Se a pressão for maior que a pressão atmosférica, a temperatura a qual a água irá ferver também aumentará. Por exemplo, a temperatura de ebulição da água em uma panela de pressão que está em uma pressão absoluta de 29.82 PSIA, portanto acima da pressão atmosférica é de 121ºC e se a pressão for para 34.7 PSIA a temperatura aumentará para 125.4ºC. De modo contrário, se a pressão for menor que a pressão atmosférica, como no caso de vácuo, a temperatura na qual a água ferve é mais baixa. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 28 Funcionamento Vamos detalhar um pouco melhor como se comporta o ciclo de refrigeração. Tomemos como exemplo, um sistema usando refrigerante R-22, o que é usado nas self- contained, como mostra a figura abaixo. Partindo da descarga do compressor, temos o refrigerante no estado de vapor superaquecido na temperatura de 88ºC a 298,721 Kg/cm²). Ao chegar ao condensador, o refrigerante fica em contato com o ar externo que entra no condensador a 35ºC, saindo a 48ºC. A quantidade de calor sensível, que o ar recebeu e fez com que aumentasse sua temperatura, vem do refrigerante que se transforma de vapor em líquido trocando calor latente. Durante a condensação, a pressão permanece 298,7 psi (21kg/cm²) e a temperatura foi para 54,4ºC. ao sair do condensador, o refrigerante está totalmente no estado líquido com a mesma pressão e a temperatura agora em 46,4ºC. Observe que este calor altera de 54,4ºC, para 46,4ºC, isto significa que além de condensar, ocorreu o abaixamento de temperatura, e com essa condição entra na válvula de expansão. Saindo da válvula de expansão, o refrigerante ainda se encontra no estado líquido, mas sua pressão e temperatura mudam passando a ser de 56,9 psi (4.0 kg/cm²) e com a temperatura em 0ºC. Cabe salientar, que o espaço compreendido entre a válvula de expansão termostática e o evaporador, contém uma mistura de líquido frio entre 70% a 80% e o vapor frio entre 20% a 30%. Entretanto no evaporador, o refrigerante circulará e em contato com o ar a ser resfriado, que entra em uma temperatura de 24ºC, e saindo a 14ºC, sendo o calor do ar transferido para o refrigerante, provocando assim a evaporação dele. Na saída do evaporador, verificamos que a pressão permanece com o mesmo valor, porém a temperatura passa para 8ºC. O refrigerante superaquecido na forma de vapor é aspirado pelo compressor, é comprimido a seguir e descarregado na linha de alta, iniciando-se novamente o ciclo. Em conclusão: será importante que o refrigerante mude de estado em dois locais do sistema, condensador e evaporador. No condensador ele muda de gás quente em líquido quente. No evaporador ele muda de líquido frio em gás frio Uma mudança de estado tem sempre lugar em condições de saturação. http://www.serae.com.br/ SERAE Mecânico de Refrigeração de Split System 29 www.serae.com.br Vamos detalhar o funcionamento de cada componente básico do ciclo de refrigeração: Condensador O condensador é o componente do circuito de refrigeração, onde o calor que foi absorvido pelo refrigerante no evaporador e mais o que foi acrescido pela compressão, é transferido para o agente de condensação que pode ser o ar ou a água. O condensador é a porta através da qual o calor que não se deseja seja levado para um outro ambiente onde ele não seja rejeitado. Os dois meios básicos para os quais os condensadores rejeitam o seu calor são: “Ar e a água”. Estes dois meios são escolhidos porque normalmente eles estão sempre disponíveis em quantidades suficientes. A variação normal de temperatura é satisfatória para condensar o refrigerante. Evaporador O evaporador é um trocador de calor, ou seja, é através dele que o refrigerante absorve o calor do ambiente a ser refrigerado. São formados de uma ou mais serpentinas nas quais o refrigerante circula. Por questão de economia, os tubos são aletados. As aletas aumentam a área de superfície, em contato com o ar fazendo com que os evaporadores fiquem mais compactos, menos pesados e mais baratos. Os evaporadores podem ser de convecção natural (o ar circula devido à diferença de densidade, ex.: geladeira) ou convecção forçada, através de ventiladores. O evaporador é um componente que absorve o calor não desejado para dentro do sistema de refrigeração, de modo que ele possa ser transferido para o condensador, onde ele é absorvido pelo meio de condensação. O evaporador é a porta através da qual o calor não desejado flui para o sistema de refrigeração. Todo o ar contém umidade no estado de vapor. Pela refrigeração do ar essa umidade ou vapor pode ser condensado e desse modo retirado do ar. Em condicionamento do ar, é usado esse princípio para controlar o conteúdo de umidade. Compressor O compressor é uma bomba, que aspira o refrigerante vaporizado a uma baixa pressão e temperatura, que vem do evaporador. Através da compressão, pressão e temperatura são elevadas e o refrigerante é descarregado para o condensador onde, em contato com o ar ou água, ele é condensado. Em resumo, o compressor é uma bomba destinada a elevar a pressão e temperatura do refrigerante em forma de vapor, visando facilitar sua condensação em uma temperatura ambiente. O compressor serve para dar movimento ao ciclo e tornar possível a condensação e, logicamente, o reaproveitamento do refrigerante. Os compressores usados em uma unidade tipo Split, são compressores herméticos Hermético ou selados Os compressores herméticos têm sua característica principal no fato de ter uma carcaça totalmente blindada, onde o motor e o conjunto compressor estão encerrados num só corpo impedindo o acesso. Isso resulta na redução de tamanho da carcaça e elimina o problema de vazamento com o uso de um selo mecânico. http://www.serae.com.br/ Mecânico de Refrigeração de Split System SERAE www.serae.com.br 30 Compressor Rotativo de palheta simples Os compressores rotativos estão sendo usados de maneira crescente nas instalações de refrigeração. Projetado especialmente para condicionadores de ar, oferecendo diversas em relação ao compressor alternativo, como melhor rendimento energético e menores dimensões. Seu sistema de bombeamento rotativo possui avanços tecnológicos tanto no seu desenho quanto no seu processo de fabricação. Com formato cilíndrico e dimensões reduzidas, torna o compressor rotativo menor que seu equivalente alternativo. Seu consumo de energia é menor. Com menos partes moveis, os compressores têm nível de vibração menor e consequentemente menor nível de ruído. No compressor rotativo de palhetas simples, o refrigerante vaporizado é comprimido pela rotação de um rolete guiado por um eixo excêntrico fixo ao rotor do motor. A compressão e sucção do refrigerante vaporizado ocorrem simultaneamente. A câmara de compressão e sucção, são separadas por