Nesse artigo, veremos como funciona o ar condicionado conhecendo seus 5 principais componentes, fundamentais para seu funcionamento e como esses componentes trabalham para o funcionamento do aparelho.
Mas antes de tudo, vamos entender como funciona um circuito frigorígeno.
Como funciona o ar condicionado? – Circuito frigorígeno
Todo circuito frigorígeno, o mesmo circuito do ar condicionado, é dividido em 5 partes fundamentais. O compressor (1) promove a circulação do fluido refrigerante (2) por todo o sistema e, com o auxílio do dispositivo de expansão (3), eleva a pressão no condensador (4) e reduz a pressão no evaporador (5).
Todas essas partes trabalham em equipe. O condensador tem a função de eliminar o calor absorvido pelo evaporador somado ao calor promovido pela compressão do compressor. Com essa eliminação de calor, o fluido refrigerante que entra no condensador no estado físico “vapor”, se transforma em “líquido”.
O evaporador absorve calor do ambiente interno, e com essa absorção de calor, o fluido refrigerante que sai do dispositivo de expansão e entra neste no estado físico “líquido” evapora, ou seja, transforma-se em “vapor”.
O dispositivo de expansão restringe ou dificulta a passagem do fluido refrigerante “líquido” que vem do condensador para o evaporador e, com essa restrição, provoca uma elevação de pressão no condensador e uma redução brusca de pressão no evaporador.
A condensação se dá com a rejeição de calor do fluido refrigerante no estado físico “vapor” e a evaporação, com a absorção de calor pelo fluido refrigerante no estado “físico”. Então, o condensador rejeita calor e o evaporador absorve calor.
Agora que entendemos como funciona um circuito frigorígeno do ar condicionado, vamos entender como funciona cada componente do ar condicionado separadamente.
Como funciona o ar condicionado? – Compressor
O compressor tem a função de bombear o fluido refrigerante por todo o sistema, até podemos chamar o compressor de coração do ar condicionado. Como já vimos acima, o compressor succiona o fluido refrigerante do evaporador e comprime-o no condensador, circula-o por todo o circuito frigorígeno e, com o auxílio do dispositivo de expansão, promove a elevação de pressão no condensador e a redução de pressão no evaporador.
Os compressores se dividem em duas categorias, que são a “categoria de compressão” e a “categoria de acoplamento“. Veremos apenas a categoria de compressão, pois essa é a categoria que se aplica aos aparelhos residenciais.
Categoria de compressão
Alternativo: Os compressores dessa categoria possuem o “pistão” que executa movimentos alternadores – sobe e desce ou vai e vem. Quando o pistão desce, faz a “placa de válvula de sucção” abrir e a “placa de válvula de descarga” fechar, a pressão no cilindro, nesse momento, é menor que na linha de sucção, então o fluido entra no cilindro.
Rotativo: Este tipo de compressor é muito utilizado em condicionadores de ar tipo janela. Eles realizam a sucção e a descarga do fluido refrigerante por meio do movimento do “rolete” no interior do cilindro. O rolete se movimenta através de um eixo excêntrico e, com o auxílio da “lamina divisória”, cria regiões de baixa e de alta pressão. Muitos técnicos reclamam das altas temperaturas da carcaça dos compressores rotativos, pois os comparam com os alternativos que possuem temperaturas de carcaça menor.
Scroll: Este modelo de compressor possui dois caracóis: um é fixo e o outro é móvel. O móvel executa um movimento orbital dentro do fixo e, com isso, cria bolsas de gás. Essas bolsas vão diminuindo de volume e a pressão do fluido refrigerante aumenta, sendo este descarregado para o condensador. Simultaneamente, dois bolsões de gás são formados a baixa pressão, efetuando a sucção do evaporador.
Parafusos: Este modelo de compressores recebem essa definição, porque seus principais componentes, que são “rotores ou fusos”, parecem grandes roscas de parafusos. O rotor, ou fusos, com quatro convexos curvados é chamado rotor macho e com seis côncavos, rotor fêmea. Geralmente os motores elétricos movimentam o compressor através do rotor macho e sua rotação fica em torno de 3.6000 rpm. O rotor fêmea gira em torno de 2.400 rpm.
Evaporador
O evaporador tem a função de absorver calor do ambiente interno. Com essa absorção de calor, o fluido refrigerante que sai do dispositivo de expansão e entra no evaporador em estado líquido evapora, ou seja, se transforma-se em vapor.
O evaporador absorve calor de outro “fluido”, que como vimos, pode ser o ar ou a água. O calor se transfere do fluido com temperatura maior para o com temperatura menor. Se for o ar que estiver liberando (recebendo) calor para o fluido refrigerante se evaporar, o evaporador será do tipo expansão direta. O evaporador a ar é construido com aletas senelhantes aos condensadores a ar.
Condensador
O condensador tem a função de eliminar o calor do fluido refrigerante. Com essa eliminação de calor, o fluido refrigerante que entra no condensador, no estado físico de vapor, se transforma em líquido.
O condensador elimina o calor para outro “fluido” que pode ser o ar do ambiente ou a água, e sabe-se que o calor se transfere do fluido com temperatura maior para o com temperatura menor.
Se for o ar que estiver absorvendo (recebendo) calor do fluido refrigerante, o condensador será a ar. Se for a água que estiver absorvendo (recebendo) calor do fluido refrigerante, o condensador será a água. Se forem ambos, o ar e a água, que estiverem absorvendo (recebendo) calor do fluido refrigerante, o condensador será chamado evaporativo.
Nesse caso, vamos falar apenas dos condensadores a ar, pois esse é o condensar que está presente em nossos lares.
Condensador a ar: Esses condensadores utilizam “aletas” que fazem com que o ar retire calor com mais facilidade do fluido refrigerante que passa no interior da tubulação de cobre, sendo, por isso, denominados “condensadores aletados com convecção forçada de ar”.
Como funciona o ar condicionado? – Dispositivo de expansão
Os dispositivos de expansão são basicamente redutores de pressão e controladores do fluxo do fluido refrigerante em estado líquido no condensador para o evaporador. Com essa redução do fluido refrigerante, é provocada uma elevação da pressão no condensador e uma redução brusca da pressão no evaporador.
Fluidos ou Gases Refrigerantes
A principal função do fluido refrigerante é absorver o calor do ambiente interno, e expulsar esse calor no ambiente externo. Não basta apenas ter ofluido refrigerante, visto que este deve ser o correto e estar em quantidade adequada para evitar danos, principalmente ao “coração” do circuito, que é o compressor.
Todos os fluidos são afetados pela temperatura e pressão que atuam simultaneamente, A água é um dos fluidos mais comuns para ilustrar este ponto. Ao nível do mar e em condições normais de pressão atmosférica em todos os valores de temperatura entre 0 e 100 graus celsios, a água se encontra no estado físico líquido, Se a temperatura for reduzida abaixa de 0 graus celsios, a água congelará, mudando seu estado físico de líquido para sólido, Se a água for aquecida acída de 100 graus celsios, ferverá, passando do estado físico para o estado gasoso. Se a pressão for diminuida, o ponto de ebulição (evaporação) aumenta.
Os sistemas de refrigeração e climatização necessitam transmitir grandes quantidades de calor que possam repetir-se continuamente. Praticamente, qualquer líquido pode ser usado para absorver calor por evaporação. A água é ideal em muitos, mas como vimos acima, ferve a temperaturas muitos altas, para ser usada em operações normais de resfriamento, e congela´se a temperaturas altas, para usos em sistemas de baixa temperaturas. Um fluido refrigerante deve satisfazer oito importantes requisitos básicos.
- Não absorver o calor rapidamente a temperatura requetida pela carga térmica.
- O sistema deve utilizar o mesmo fluido refrigerante constantemente, por razões de econimia e para resfriamento contínuo.
- Não deve agredir a saúde humana.
- Não deve ser unflamável nem explosivo.
- Ser niscível com o oléo do compressor, ou seja, deve se misturar com o óleo.
- Ter temperaturas críticas altas
- Não alterar suas condições químicas durante toda a sua vida útil.
Os aparelhos de ar condicionado funcionam com os fluidos refrigerantes R-507a, R-407C, R-410A e o R-22. Os mais comuns são o R-22 e o R-410A.
Artigo relacionado: O que é e como funciona o gás refrigerante do ar condicionado?
