Sistema de Climatizaçâo Vw

8/18/2019 Sistema de Climatizaçâo Vw

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Capítulo 1: Estrutura do Sistema VWEditado por: Gilberto Farias

Quando precisamos resfriar alguma coisa é necessário dissipar calor. Para isso, é utilizado nosveículos um sistema de refrigeração por compressão (Fig.1). Um fluido refrigerante, com

propriedades especiais, circula por um circuito fechado e alterna continuamente entre osestados líquido e gasoso. Desde 1998, o fluido refrigerante utilizado nos veículos automotoresé o R134a, que não ataca a camada de ozônio se for liberado na atmosfera. O ozônio protegeo planeta dos raios ultravioleta do Sol, causador de câncer de pele nos seres humanos. Essefluido refrigerante, ora líquido ora gasoso, dentro do circuito de refrigeração:• Sempre é comprimido no estado gasoso; • Condensa (torna-se líquido) quando dissipa calor;• E evapora (torna-se gasoso) pela redução brusca de sua pressão e pela absorção de calor.Um circuito de refrigeração não gera frio, e sim retira o calor do ar que entra no veículo.

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

Compressor O compressor, acionado pelo motor a combustão por meio de uma correia, aspira o fluidorefrigerante no estado gasoso, frio e submetido a baixa pressão. Quando o compressorcomprime o fluido refrigerante gasoso, este se aquece. Na sequência o fluido refrigerante,

ainda gasoso, é impelido para o circuito (lado de alta pressão). Para proteger o circuito de umapressão excessiva, uma válvula de sobrepressão fixada diretamente ao compressor abre com


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aproximadamente 38 bar e fecha quando a pressão retorna paraaproximadamente 30 – 35 bar.Dependendo do compressor pode ser instalada uma cobertura de plástico sobre a válvula desobrepressão, que se rompe quando a válvula é acionada. Neste caso, deve-se diagnosticar acausa da sobrepressão no sistema e substituir a válvula. O compressor e todos os

componentes do circuito são lubrificados por um óleo específico para máquinas frigoríficaschamado PAG (Poly-Alkylen-Glykol ou Polialquilenoglicol) que possui as seguintescaracterísticas:• Alto poder de dissolução com o fluido refrigerante; • Boas propriedades lubrificantes; • Isento de enxofre, cera e umidade; • Intensamente higroscópico (absorve umidade);• Não miscível com outros óleos. Em um compressor usado, cerca de 50% de todo o óleo PAG do circuito de refrigeração fica noseu interior. Já um compressor novo para reposição possui 100% de todo o óleo do circuito e,por este motivo, deve ser esvaziado da quantidade correspondente ao circuito do veículo em

questão.

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

Condensador O fluido refrigerante passa por uma tubulação até chegar ao condensador. No condensador, éretirado o calor do “gás” comprimido e quente por meio da passagem de ar frontal, quando o

veículo está em movimento ou quando o eletroventilador do radiador é ligado (Fig.3).Quando o fluido refrigerante gasoso atinge o ponto de liquefação, em virtude da troca de calor,torna-se líquido.No condensador deve-se observar a existência de obstrução por sujeira (poeira, terra, folhasetc… ) e, caso exista, limpá-lo imediatamente. Um condensador sujo afeta destrutivamente o

fluido refrigerante, o óleo PAG, as vedações do circuito e o compressor.


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

Em caso de superaquecimento do motor do veículo ou baixa eficiência de refrigeração,também é importante verificar se o sentido de giro do ventilador do radiador não está invertido(inversão de polaridade do motor elétrico).Filtro SecadorEste reservatório de líquido com secador é utilizado no circuito de refrigeração que possuiválvula de expansão (Fig.4). Este componente serve como reservatório de fluido refrigerantepara alimentar a válvula de expansão conforme a carga térmica do interior do veículo.

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

O secador somente pode absorver quimicamente uma pequena quantidade de água em funçãode sua construção. Por este motivo quando um circuito de refrigeração é aberto, por exemplo,


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para a troca de qualquer um de seus componentes, devemos vedar as tubulações abertas paraevitar que o filtro secador fique saturado de umidade.Nos veículos mais modernos, o secador tem a forma de um cartucho que pode ser substituídoseparadamente. Este cartucho é montado em um alojamento na lateral do condensador.Para a sua substituição devemos sempre observar as informações do manual de reparos do

fabricante do veículo.Válvula de Expansão com Diafragma Externo O fluido refrigerante no estado líquido e sob alta pressão continua fluindo até chegar a umarestrição que é a válvula de expansão (Fig.5). Esta restrição tem a finalidade de produzir umabrusca queda na pressão do fluido refrigerante. Devido à sua propriedade especial, quando ofluido refrigerante sofre essa queda de pressão também sofre uma brusca queda detemperatura e uma parte de sua massa começa a evaporar (tornar-se gasoso).A válvula de expansão controla o fluxo do fluido refrigerante para o evaporador, em função datemperatura do próprio fluido refrigerante na saída do evaporador. Isto porque no evaporador éexpandida apenas a quantidade de fluido refrigerante necessária para manter uma“climatização adequada” e uniforme no evaporador.

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

Controle • Se aumentar a temperatura do fluido refrigerante que sai do evaporador (eva poraçãoexcessiva), o termostato com bulbo sensor se expande, aumentando o fluxo através da válvulade esfera em direção ao evaporador.• Se diminuir a temperatura do fluido refrigerante que sai do evaporador (evaporação

deficiente), o termostato com bulbo sensor se contrai, reduzindo o fluxo em direção ao

evaporador na válvula de esfera.


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

3. A pressão da mola reguladora atua na mesma direção da pressão do fluido refrigerante nasaída do evaporador.A curva característica da válvula de expansão está adaptada ao evaporador e é determinadaem função do tipo de gás existente no bulbo sensor e em função do ajuste do parafuso deregulagem que pressiona a mola reguladora. Este parafuso somente deve ser ajustado duranteo processo de fabricação da válvula de expansão, pois o mesmo é lacrado na fábrica após aconclusão do ajuste.Algumas válvulas de expansão possuem um isolamento térmico ao seu redor, o qual emhipótese alguma pode ser retirado. Caso contrário sua curva característica de regulagem éalterada e, com isso, o equilíbrio de funcionamento de todo o circuito de refrigeração ficacomprometido.

A figura 6 mostra um modelo mais moderno de válvula de expansão com diafragma interno.Contudo, seu princípio de funcionamento é semelhante ao da válvula de expansão anterior.

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

Evaporador O fluido refrigerante liberado pela válvula de expansão sofre uma expansão ao entrar noevaporador, o que faz com que sua temperatura baixe bruscamente e inicie a sua evaporação.Após percorrer todo o componente, passará para o estado gasoso.O calor necessário para transformar o fluido refrigerante em estado gasoso é retirado do ar queflui para o habitáculo, seja interno ou externo, e que passa através das aletas do evaporador.Desta forma, o ar é resfriado e enviado para o habitáculo promovendo a sua climatização

(Fig.7).


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A umidade contida no ar que está sendo resfriado condensa na parte externa do evaporador,uma vez que a temperatura do fluido refrigerante que circula no seu interior é menor que atemperatura de condensação da água. Desta forma é feita a remoção do excesso de umidadedo ar, transformando o vapor de água em água condensada que sai através do dreno da caixade ar. As sujeiras em suspensão contidas no ar geralmente são retidas pelo filtro da cabine

existente antes do evaporador (ex: pó, par ticulas de terra, folhas, etc… ). O evaporador também não pode trabalhar com sua superfície obstruída por sujeiras, porquedificulta a evaporação do fluido refrigerante em seu interior. Se o fluido refrigerante que sai doevaporador ainda estiver no estado líquido, poderá provocar a quebra do compressor devido acalço hidráulico.

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

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


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

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

Capítulo 2: Dica de diagnósticoEditado por: Gilberto Farias

Interpretando as curvas de pressão de vapor para ambos os fluidos refrigerantes R134a e R12

(Fig.9) percebemos o seguinte:• Se mantemos a pressão e diminuimos a temperatura, o fluido refrigerante volta ao estado

líquido (condensação).• Se mantemos a temperatura e diminuimos a pressão, o fluido refrigerante passa do estado

líquido para o estado gasoso (evaporação).Este processo de evaporação e condensação é utilizado no sistema climatizador dos veículos.O fluido refrigerante está em estado gasoso ou líquido em função das condições de pressão etemperatura do circuito de refrigeração.Outros dados sobre o fluido refrigerante R134a são:• Ponto de ebulição: -26,5 °C;• Temperatura e pressão crítica: 100,6 °C e 40,56 bar (causa instabilidade e deterioração do

fluido refrigerante).Por esse motivo, é muito importante que todos os componentes do circuito de refrigeraçãoestejam trabalhando corretamente para que o fluido refrigerante possa concluir as mudançasde fase de líquido para gasoso e vice-versa em 100%.


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Fig.9: Comparativo das curvas de pressão de vapor dos fluidos refrigerantes R134a e do antigo R12 (até1998)

Uma forma de diagnosticar um circuito de refrigeração é fazer o teste de potência máxima derefrigeração, seguindo os passos abaixo:• A temperatura ambiente deve ser de 15 °C ou superior. • Ligue os manômetros da estação de serviço de ar-condicionado nas válvulas de serviço de


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alta e de baixa pressão com o motor à temperatura ambiente e abra os registros. Nesteinstante já temos uma idéia se a carga de fluido refrigerante está correta pois, dependendo datemperatura ambiente, o fluido refrigerante estará submetido a uma determinada pressão. Porexemplo, a 20 °C as pressões de alta e baixa ainda equalizadas no circuito de refrigeraçãodesligado são de 4,7 bar (Fig.10).

Fig.10: Tabela de pressão de vapor do R134a.

• Funcione o motor e espere que atinja sua temperatura normal de funcionamento;• Deixe fechadas as portas e vidros do veículo; • Deixe os comandos do painel do ar -condicionado na máxima velocidade do ventilador,temperatura de frio máximo, saída de ar somente frontal, recírculo acionado e ligue o ar-condicionado (Fig.10a).• Eleve a rotação do motor a 2000 rpm constantes com o uso de uma ferramenta adequada no

pedal acelerador (Fig.10b).


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Fig.10a: Ajustes do painel de comando para a potência máxima de refrigeração

Fig.10b: Ajuste a rotação do motor coma ferramenta adequada


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Uma vez satisfeitas as condições acima, as pressões devem estar entre 1,8 a 2,3 bar no ladode baixa, e entre 12 a 15 bar no lado de alta (Fig.11). O eletroventilador doradiador/condensador também deverá ligar na primeira velocidade e permanecer ligado paramanter a pressão de alta, além de insuflar o ar na direção correta. Com o motor quente podeser que a segunda velocidade do eletroventilador também entre em funcionamento. A

temperatura do ar dentro dos difusores centrais deve atingir pelo menos 7 °C (Fig.11a).Caso as pressões não fiquem dentro das tolerâncias, devemos analisar o motivo. Como vimos,a válvula de expansão procura sempre ajustar o fluxo de fluido refrigerante para dentro doevaporador. Então, vamos tomar como parâmetro a pressão lida no manômetro de baixa de 2bar, considerando que o condensador está limpo externamente e o eletroventilador do radiadoresteja funcionando corretamente.Se a pressão de alta for menor que 12 bar, poderíamos estar diante de:• Uma falta de fluido refrigerante no circuito; • Uma válvula de expansão defeituosa ou desregulada;• Ou um compressor defeituoso; Se a pressão de alta for maior que 15 bar, poderíamos estar diante de:

• Um excesso de fluido refrigerante no circuito; • Uma válvula de expansão defeituosa ou desregulada. Somente a avaliação da pressão de baixa medida na válvula de serviço não é conclusiva.Existe um método adicional para saber se o evaporador está com rendimento satisfatório e,principalmente, se a válvula de expansão está controlando corretamente o fluxo de fluidorefrigerante para o interior do mesmo. Esse método é conhecido como cálculo dosuperaquecimento do evaporador. Como já explicamos anteriormente, na saída do evaporadoro fluido refrigerante deve estar no estado gasoso para assim ser comprimido novamente pelocompressor. No entanto, para uma mesma pressão de baixa medida no manômetro, o fluidorefrigerante pode estar “mais gasoso do que deveria” pelo motivo de não haver suficiente fluido

refrigerante passando pelo evaporador para trocar calor com o ar do habitáculo. Em virtude da

queda brusca de pressão na válvula de expansão, o fluido refrigerante entra no evaporador noestado misto líquido/gasoso. Neste estado misto a pressão do fluido refrigerante dentro doevaporador quase nada muda e, dependendo do fluxo, sua evaporação pode terminar em umponto intermediário do caminho até a saída. Desta forma, o evaporador tem baixo rendimento.Depois de completamente evaporado no meio do caminho no evaporador, o fluido continuaevaporando e a ganhar temperatura. Esse aumento de temperatura, após a temperatura detotal evaporação, é o que chamamos de superaquecimento. Para determinar osuperaquecimento do evaporador devemos seguir os seguintes passos:Com o veículo nas condições do teste da potência máxima de refrigeração medir o valor dapressão de baixa. Isso é primordial para o resultado do cálculo.Consultar na tabela de pressão de vapor qual a temperatura de saturação de vapor do fluido.

Por exemplo, se a pressão for 1,92 bar a temperatura é 0 °C. Chamaremos essa temperaturade T1.Medir a temperatura da superfície da tubulação de baixa próximo à válvula de serviço. Seutilizar um termopar, devemos fixar e isolar muito bem com espuma térmica o elemento sensorpara que meça somente a temperatura da tubulação (Fig.12). Essa temperatura medida natubulação é aproximadamente a temperatura real do fluido dentro da tubulação e achamaremos de T2 (Fig. 12a).O superaquecimento será o resultado de T2 – T1 e deve estar na faixa de 3 a 5 °C.Tomando como exemplo as leituras apresentadas nas imagens das figuras 11 e 12a vamosfazer o cálculo do superaquecimento do evaporador do veículo:• A pressão de baixa é 2.2 bar. Para essa pressão, pela tabela, a temperatura T1 de saturação

de vapor do R134a é de aproximadamente 2,6 °C;


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• A leitura de temperatura T2 no termômetro digital do multímetro é de 6 °C; • Então o superaquecimento será 6 °C – 2,6 °C = 3,4 °C, que está dentro da faixa de 3 a 5 °C.Se o resultado for inferior a 3°C há excesso de fluido refrigerante entrando no evaporador. Se oresultado for superior a 5 °C há falta de fluido entrando no evaporador.Em ambos casos, se tivermos a certeza de que a carga de fluido foi colocada corretamente no

circuito, utilizando uma estação de serviço de ar-condicionado na qual a carga é feita pormassa (em gramas), a causa do problema pode ser a válvula de expansão. Mas antes desubstituir definitivamente a válvula de expansão, todos os componentes do circuito derefrigeração devem ser revisados quanto ao seu bom funcionamento, inclusive a própriaválvula de expansão quanto a entupimentos.Até a próxima!

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