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SISTEMAS TÉRMICOS VEICULARES SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO VEICULAR O sistema de ar condicionado automotivo tem a função de criar condições de temperatura e umidade segundo a solicitação dos ocupantes do veiculo, garantindo o conforto térmico. Tudo isto deve ser feito com uma distribuição adequada do ar dentro do veículo sem gerar ruído desagradável para um melhor conforto acústico. Entre outros, a climatização deve permitir o controle da qualidade do ar e a capacidade de manter boa condição de visibilidade, dando uma contribuição fundamental à segurança ativa. DESCRIÇÃO FUNCIONAL CLIMATIZAÇÃO CLIMATIZAÇÃO O sistema de climatização veicular (mais) utilizado é o ciclo de compressão a vapor. Conforme abaixo: FONTE: Shapiro, 2006 O SISTEMA COM FLUIDO REFRIGERANTE R-134a Retira calor do ar externo O ar sai mais frio e é aspirado pelo compressor Cede calor e passa a líquido O CONDENSADOR É UM TROCADOR DE CALOR COLOCADO DIANTE DO RADIADOR DO LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO DO MOTOR. A CONDENSAÇÃO OCORRE QUANDO O FLUIDO REFRIGERANTE NO ESTADO GASOSO ATRAVESSA OS TUBOS DO CONDENSADOR SE LIQUEFAZENDO. CLIMATIZAÇÃO CONDENSADOR UMA TROCA DE CALOR INSUFICIENTE NO CONDENSADOR, FAZ COM QUE A PRESSÃO DO SISTEMA AUMENTE, PROVOCANDO UMA CONDENSAÇÃO IMCOMPLETA DO FLUIDO, REDUZINDO NOTAVELMENTE A EFICIÊNCIA DO SISTEMA. CLIMATIZAÇÃO O AR QUE PASSA PELO CONDENSADOR, RESPONSÁVEL PELA TROCA DE CALOR, É ENVIADO DURANTE A MARCHA DO VEÍCULO (AR DINÂMICO). QUANDO O VEÍCULO ESTIVER PARADO, O AR SERÁ FORNECIDO PELO ELETROVENTILADOR UTILIZADO PELO RADIADOR DO MOTOR. CLIMATIZAÇÃO PODEM SER SEPARADOS CONFORME ABAIXO: • PROCESSO PRODUTIVO: MECANICO OU BRASADO • NÚMERO DE ALETAS • NÚMERO DE TUBOS • FILTRO SECADOR: ACOPLADO OU SEPARADO FRONTAL DO VEÍCULO CLIMATIZAÇÃO O SISTEMA COM FLUIDO REFRIGERANTE R-134a Retira calor do ar externo O ar sai mais frio e é aspirado pelo compressor Cede calor e passa a líquido O PRESSOSTATO (SENSOR LINEAR) È RESPONSÁVEL POR CONTROLAR A SEGURANÇA E O FUNCIONAMENTO CORRETO DO SISTEMA. PERMITE A ATIVAÇÃO / DESATIVAÇÃO DO COMPRESSOR E DO ELETROVENTILADOR DE ARREFECIMENTO. NIVEIS DE ATUAÇÃO: 1º NÍVEL – PRESSÃO MÍNIMA QUE PERMITE A ATIVAÇÃO DO COMPRESSOR. 2º NÍVEL – PRESSÃO QUE SOLICITA A ATIVAÇÃO DA PRIMEIRA VELOCIDADE DO ELETROVENTILADOR. 3º NÍVEL – PRESSÃO QUE SOLICITA A ATIVAÇÃO DA SEGUNDA VELOCIDADE DO ELETROVENTILADOR. 4º NÍVEL – PRESSÃO MUITO ELEVADA E PORTANTO PERIGOSA PARA O SISTEMA; DESATIVA O COMPRESSOR. CLIMATIZAÇÃO PRESSOSTATO CLIMATIZAÇÃO O FILTRO SECADOR É CONECTADO AO TUBO ANTES DA ENTRADA DO EVAPORADOR. ELE FILTRA O FLUÍDO REFRIGERANTE E O ÓLEO LUBRIFICANTE DO COMPRESSOR. AS EVENTUAIS IMPUREZAS QUE PODERIAM OBSTRUIR A VÁLVULA DE EXPANSÃO SÃO RETIDAS POR DUAS CAMADAS FILTRANTES ENQUANTO QUE A RETENÇÃO DA UMIDADE É FILTRADA POR PENEIRAS MOLECULARES OU POR UM COMPOSTO QUÍMICO (SÍLICA GEL OU ZEOLITE) DE MODO A IMPEDIR QUE EVENTUAIS PARTÍCULAS DE UMIDADE CONTIDAS NO SISTEMA POSSAM SE CONGELAR NA REGIÃO DA VÁLVULA DE EXPANSÃO, BLOQUEANDO SEU FUNCIONAMENTO. POR ESSE MOTIVO É NECESSÁRIO CONSERVAR OS COMPONENTES COM AS CONEXÕES FECHADAS E EM AMBIENTES ENXUTOS NO MOMENTO DA INSTALAÇÃO. FILTRO SECADOR O SISTEMA COM FLUIDO REFRIGERANTE R-134a Retira calor do ar externo O ar sai mais frio e é aspirado pelo compressor Cede calor e passa a líquido A VÁLVULA DE EXPANSÃO REGULA O FLUXO E A EXPANSÃO DO FLUÍDO PROVOCANDO QUEDA DE PRESSÃO E TEMPERATURA ANTES QUE ENTRE NO EVAPORADOR. POSSUI REGULAGEM AUTOMÁTICA PARA QUE ESTABILIZE O SISTEMA CONTRA VIBRAÇÕES DO COMPRESSOR. A REGULAGEM AUTOMÁTICA É FEITA POR UM BULBO SENSÍVEL, O QUAL SENTE A TEMPERATURA DO FLUIDO REFRIGERANTE E EM FUNÇÃO DA MESMA REGULA A ABERTURA DO ORIFÍCIO DE PASSAGEM ATUANDO NA RESPECTIVA MOLA QUE DESLOCA UM OBTURADOR E DETERMINA O TAMANHO DA EXPANSÃO. O AUMENTO DA TEMPERATURA NA SAÍDA DO EVAPORADOR DETECTADA PELO BULBO, FAZ COM QUE SEJA “ABERTA” A VÁLVULA COM CONSEQUENTE AUMENTO DO FLUXO DO FLUIDO QUE ATRAVESSA O EVAPORADOR. AO CONTRÁRIO UMA BAIXA TEMPERATURA DETECTADA LEVA A UMA DIMINUIÇÃO DO FLUXO. CLIMATIZAÇÃO VÁLVULA DE EXPANSÃO CLIMATIZAÇÃO O SISTEMA COM FLUIDO REFRIGERANTE R-134a Retira calor do ar externo O ar sai mais frio e é aspirado pelo compressor Cede calor e passa a líquido O EVAPORADOR É O SEGUNDO TROCADOR DE CALOR DO SISTEMA SENDO COLOCADO NA PARTE INTERNA DA CAIXA DE AR. O EVAPORADOR PODE SER ATRAVESSADO PELO AR PROVENIENTE DO HABITÁCULO (RECIRCULAÇÃO ATIVA), OU, PELO AR PROVENIENTE DA PARTE EXTERNA (RECIRCULAÇÃO DESATIVADA). ESTANDO O AR EM UMA TEMPERATURA SUPERIOR A DO FLUÍDO, O MESMO CEDE CALOR AO TOCAR AS ALETAS DO EVAPORADOR, QUE PASSA A SUA FASE GASOSA. AO MESMO TEMPO, O AR QUE TOCA AS ALETAS DO EVAPORADOR É ARREFECIDO E DESUMIDIFICADO. A UMIDADE ABSORVIDA CONDENSA-SE NAS ALETAS, SENDO RECOLHIDA E DESCARREGADA ATRAVÉS DE UM DRENO PARA A PARTE EXTERNA DO VEÍCULO. CLIMATIZAÇÃO PODEM SER DOS TIPOS: MECÂNICO; BRASADO. EVAPORADOR CLIMATIZAÇÃO A CAPA SOB O PARA-BRISA INFLUÊNCIA DIRETAMENTE NA EFICIÊNCIA DO SISTEMA AR CONDICIONADO UMA VEZ QUE É ATRAVÉS DELA QUE O AR É ASPIRADO PARA DENTRO DO VEÍCULO EM CASO DE UTILIZAÇÃO DO SISTEMA COM AR EXTERNO. CAPA SOB PARA BRISA CLIMATIZAÇÃO ELEMENTO DE FILTRAGEM DAS PARTICULAS SOLIDAS (POEIRA). FILTRO ANTI POLEN O SISTEMA COM FLUIDO REFRIGERANTE R-134a Retira calor do ar externo O ar sai mais frio e é aspirado pelo compressor Cede calor e passa a líquido RECEBE DO EVAPORADOR O FLUIDO REFRIGERANTE EM ESTADO GASOSO A BAIXA PRESSÃO PELA VÁLVULA DE SUCÇÃO. O FLUIDO É COMPRIMIDO GERANDO UM SALTO DE TEMPERATURA E PRESSÃO E SÃO ABERTAS AS VALVULAS DE DESCARGA. TIPO PALHETA TIPO “SCROLL” TIPO PISTÃO VARIÁVEL CLIMATIZAÇÃO COMPRESSOR RESPONSÁVEL POR INTERLIGAR OS DIVERSOS COMPONENTES DO SISTEMAS. AS TUBULAÇÕES SÃO FABRICADAS COM ALUMINIO NA PARTE RÍGIDA E COM MANGUEIRAS DE VÁRIAS CAMADAS DE DIFERENTES MATERIAIS PARA POSSIBILITAR RESISTÊNCIA E ESTANQUEIDADE. CLIMATIZAÇÃO TUBULAÇÕES A CAIXA DE AR É COMPOSTA PELOS SEGUINTES COMPONENTES: ELETROVENTILADOR PORTINHOLAS AQUECEDOR EVAPORADOR FILTRO CARVÃO ATIVO COMANDOS CLIMATIZAÇÃO ELETROVENTILADOR O ELETROVENTILADOR ENVIA AR EXTERNO OU DE RECIRCULAÇÃO PARA OS COMPONENTES DA CAIXA DE AR. CAIXA DE AR CLIMATIZAÇÃO MASSA RADIANTE É UM RADIADOR, OU SEJA, UM TROCADOR DE CALOR CONECTADO AO CIRCUITO DO LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO DO MOTOR, ATRAVÉS DE TUBOS POR ONDE FLUI O LÍQUIDO QUENTE DO MOTOR, PERMITINDO O AQUECIMENTO DO AR QUE É ENVIADO AO HABITÁCULO. PRESSOSTATO E TERMOSTATO ANTICONGELAMENTO TEM A FUNÇÃO DE DESLIGAR O COMPRESSOR QUANDO A TEMPERATURA DO EVAPORADOR ESTIVER MUITO BAIXA, A FIM DE EVITAR QUE A UMIDADE CONDENSADA NAS ALETAS DO EVAPORADOR CONGELE OBSTRUINDO A PASSAGEM DO AR PARA O HABITÁCULO. TIPOS MECÂNICO; BRASADO. CAIXA DE AR CLIMATIZAÇÃO CAIXA DE AR CLIMATIZAÇÃO CAIXA DE AR COMANDOS E DIFUSORES CLIMATIZAÇÃO CAIXA DE AR FUNCIONAMENTO DO AR CONDICIONADO AUTOMOTIVO CLIMATIZAÇÃO FUNCIONAMENTOCLIMATIZAÇÃO TESTES REALIZADOS NO SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO Definição da carga de gás adequada ao sistema Performance de refrigeração Performance de aquecimento Pressurização do interna do veículo; Vazão de ar / velocidade de ar nos vidros / desembaçamento; Descongelamento do parabrisa; Termografia; Ruído do sistema; Infiltração de água. INSTRUMENTAÇÃO PARA TESTES CLIMATIZAÇÃO INSTRUMENTAÇÃO MANEQUINS CLIMATIZAÇÃO INSTRUMENTAÇÃO VÃO MOTOR CLIMATIZAÇÃO CLIMATIZAÇÃO ESTUDO DE CASO PROVA: COOL DOWN (ANÁLISE DO DESEMPENHO DO SIST. DE AR CONDICIONADO) OBJETIVO: O sistema de climatização em análise deve refrigerar o interior do habitáculo no menor tempo possível com uma sensação térmica agradável com emissão de ar frio e desumidificado. A prova verifica o tempo de redução da temperatura interna do habitáculo, partindo de uma situação crítica de estabilidade. METODOLOGIA: As provas simulam a utilização do ar condicionado do veículo após um longo período de exposição ao sol em altas temperaturas, com os vidros fechados, conforme o ciclo: 1ª fase: Responsável pela análise da queda de temperatura, com o veiculo em marcha. Condição favorável ao resfriamento (max. velocidade, recirculo ativado, max. ar frio, posicionamento dos difusores frontal) 2ª fase: Responsável pela análise da manutenção da temperatura, simulando o veiculo parado em um sinal de trânsito. 3ª fase: Responsável pela análise da manutenção da temperatura, com o veiculo em marcha. Condição favorável ao resfriamento (max. velocidade, recirculo ativado, max. ar frio, posicionamento dos difusores frontal) 4ª fase: Responsável pela análise da manutenção da temperatura. Com recirculo desativado, simulando o veiculo parado em um sinal de trânsito CLIMATIZAÇÃO ESTUDO DE CASO CLIMATIZAÇÃO ESTUDO DE CASO CLIMATIZAÇÃO ESTUDO DE CASO SUB-RESFRIAMENTO (Subcooling): É quanto o refrigerante é resfriado após ter sido totalmente condensado. (Totalmente condensado = estado líquido = titulo 0%) SUPER-AQUECIMENTO (Superheating): É quanto o refrigerante é aquecido após ter sido totalmente evaporado. (Totalmente evaporado = estado líquido = titulo 100%) CLIMATIZAÇÃO ESTUDO DE CASO
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