Descrição da instalação de climatização

As principais variantes deste sistema são:

- adoção de um pressotato de mínima;
- adoção de um compressor de vazão variável que permite "seguir" a carga solicitada pela instalação sem contínuas operações de acionamento/desacionamento da junta do compressor. A variação de vazão do líquido refrigerante em função das pressões em jogo permite compensar a variação do número degiros do compressor (ligado ao número de giros do motor) de modo a adquar a quantidade de "frio" produzido em função da solicitação do sistema.
- um diferente posicionamento dos órgãos da instalação no vão do motor.



CIRCUITO DE CONDICIONAMENTO

O circuito representado esquematicamente na figura da págian seguinte, é constituído principalmente pelos seguintes componentes:

- um compressor montado no motor, que aspira o fluido refrigerante da saída do evaporador;
- um condensador, montado em frente ao radiador do líquido de arrefecimento do motor (circuito de alta pressão);
- um evaporador, colocado no grupo convergedor;
- um filtro desidratador.

Os componentes citados estão ligados entre si mediante adequadas tubulações. Em uma destas, ou seja, na que liga o condensador ao evaporador, está montado o pressostato de três níveis que representa o componente com funções de controle e de segurança da instalação.
Além disto, dentro da mesma tubulação está colocada uma válvula de expansão.

a - Fluxo de ar para resfriamento do condensador, proveniente da grade dianteira quando o veículo está em movimento.
b - Fluxo de ar para resfriamento do condensador provocado pelo respectivo ventilador quando o veículo está parado ou em caso de marcha a baixa velocidade.
c - Fluxo de ar para o evaporador provocado pelo respectivo ventilador montado no grupo aquecedor-distribuidor.


1 - Compressor
2 - Condensador
3 - Ventilador do condensador
4 - Válvula de expansão
5 - Evaporador
6 - Ventilador do evaporador
7 - Filtro desidratador
8 - Pressostato de três níveis (trinary)

O grupo condicionador tem a função de resfriar e desumidificar o ar direto para o habitáculo. Funciona de acordo com um ciclo comum de refrigeração percorrido pelo fluido R134a no qual são desenvolvidas as mudanças de estado (de líquido para gás e vice-versa) para absorver e ceder uma notável quantidade de calor. Durante o funcionamento, instauram-se no circuito dois níveis de pressão que são mantidos, de um lado pelo compressor, e do lado oposto pela válvula de expansão na entrada do evaporador.

Nas tubulações também estão montadas duas válvulas agulha para descarga / recarga da instalação. O fluido refrigerante sai do compressor sob forma de gás a alta pressão e alta temperatura. Em seguida, entra no condensador, sofre uma refrigeração e sai liquefeito.

A válvula de expansão, localizada na entrada do evaporador, pulverizando o líquido, abaixa a pressão do mesmo e consequentemente também a sua temperatura. O fluido ainda no estado líquido entra no evaporador no qual vaporiza, subtraindo calor do ar empurrado em suas aletas pelo ventilador. O ar, em contato com as paredes frias do evaporador, perde um elevado percentual de umidade, que condensada se descarrega para fora do veículo através de um adequado tubo de drenagem.

O fluido no estado gasoso sai do evaporador e atravessa em seguida o filtro desidratador que tem a função de absorver eventuais partículas de água que, prosseguindo no ciclo e congelando, poderiam entupir a válvula de expansão, reduzindo ou anulando a eficiência do ciclo. Um pressostato de três níveis está colocado no circuito de alta pressão do fluido refrigerante em correspondência com o desidratador e controla o acionamento e desacionamento do compressor.



Fluido Refrigerante
Para esta instalação de condicionamento, é utilizado o novo líquido ecológico R134a, sem clorofluorcarburetos (CFC), um dos agentes químicos causadores da redução da camada de ozônio na atmosfera.

As instalações que operam com o R134a são facilmente reconhecíveis uma vez que a escrita "R134a" está colocada nos principais componentes da mesma. O fluido refrigerante R134a não se mistura com o Freon 12 usado nas instalações de ar condicionado dos veículos anteriores. Portanto, para os condicionadores funcionantes com o R134a, NÃO UTILIZAR NUNCA , EM NENHUM CASO, O FREON 12.

Todos os componentes da instalação são específicos para a utilização do R134a, e NÃO SÃO INTERCAMBIÁVEIS com os dos veículos que utilizam o FREON 12.A estação de esvaziamento/recuperação é específica para o fluido R134a.



FILTRO DESIDRATADOR - RETIRADA / RECOLOCAÇÃO

O evaporador é o segundo trocador de calor da instalação e é composto por tubulações e aletas de alumínio que aumentam sua superfície de troca térmica.

Os tubos de entrada e saída do evaporador são soldados ao conjunto das tubulações que o constituem. O evaporador é tratado quimicamente para ser protegido contra a corrosão.
Ele representa o elemento refrigerante da instalação e pode ser atravessado pelo ar proveniente do habitáculo do veículo (de recirculação) que é cada vez mais frio e desumidificado, ou pode ser atravessado pelo ar proveniente do lado externo para uma necessária troca de ar dentro do habitáculo.

O ar externo ou de recirculação que atravessa o evaporador estando a uma temperatura mais alta do que a do R134a (líquido a baixa pressão e temperatura), presente em seu interior, provoca sua evaporação e a troca para o estado gasoso (sempre a baixa pressão).

Ao mesmo tempo, o ar que passa nas aletas do evaporador é resfriado e desumidificado.

A umidade que se condensa nas aletas do evaporador é recolhida e descarregada para fora do veículo.




FILTRO DESIDRATADOR - RETIRADA / RECOLOCAÇÃO

O filtro representado esquematicamente em seção, está ligado mediante uma tubulação à saída do evaporador e recebe do mesmo o R134a (em maior parte no estado gasoso, e em proporção mínima no estado líquido) óleo anticongelante.

O filtro desidratador exerce diversas funções, e a primeira delas é a de separador entre refrigerante no estado líquido e refrigerante no estado gasoso.

Além disto, funciona como reservatório de reserva no qual durante o funcionamento da instalação acumula grande parte do R134a (no estado líquido) no circuito.

A outra função é a de desidratador, e é exercida por dois saquinhos de SILICAGEL colocados na parte inferior do filtro, que têm a função de secar eventuais partículas de umidade presentes na instalação.

Por este motivo, é necessário que a conservação destes acumuladores seja feita com cuidado em ambientes enxutos e completamente tapados até o momento da instalação.

Na parte inferior do tubo moldado, que está colocado dentro do acumulador, e em comunicação com sua conexão de saída, existe um furo que serve para garantir o retorno do óleo anticongelante ao compressor. Neste tubo moldado, em correspondência com o furo do óleo, está montado um anel filtrante com rede metálica.


1 - Saquinhos de SILICAGEL
2 - Refrigerante R134a no estado líquido
3 - Filtro
4 - Furo para o retorno do óleo ao compressor




VÁLVULA DE EXPANSÃO - RETIRADA / RECOLOCAÇÃO

A válvula de expansão que mais propriamente pode-se definir como tubo de expansão, está colocada no tubo de entrada do evaporador. A válvula, demonstrada na figura abaixo, tem uma forma cilíndrica e é de material plástico, exceto o interior do tubo, que é metálico. As partes inicial e final da válvula são feitas em retícula sutilíssima com malha finíssima e têm a função de filtros, enquanto o tubo tem um determinado diâmetro interno, calibrado de modo a deixar passar o volume necessário do líquido refrigerante quando o compressor está em funcionamento.

Na parte externa da válvula está montado um anel de borracha que faz a vedação na superfície interna do tubo de entrada do evaporador. O tubo de expansão separa o lado da alta pressão da instalação, do de baixa pressão e, depois dele, o R134a a alta pressão no estado líquido proveniente do condensador, se expande diminuindo de pressão e de temperatura sem sofrer uma troca de estado. Quando o compressor é desligado o refrigerante da instalação, do lado da alta pressão, flui através do tubo de expansão no lado da baixa pressão,
até que as duas pressões se nivelem; este fato reduz o valor do torque necessário para a religação do compressor.


1 - Rede na saída do filtro
2 - Tubo de expansão
3 - Retde na entrada do filtro
4 - Tubo de entrada do evaporador
5 - Anel de vedação (O-Ring)
6 - Roletes de retenção do conjunto da válvula de expansão




PRESSOSTATO DE TRÊS NÍVEIS (TRINARY) - RETIRADA / RECOLOCAÇÃO

O pressostato de três níveis tem a função de ligar o ventilador do condensador e do radiador quando o veículo está parado ou trafegando em baixa velocidade e, vindo a faltar o fluxo de ar provocado pelo avançamento do veículo, é necessário ativar a condensação do R134a com ventilação forçada. Tem também a função de desexcitar a junta eletromagnética da polia do compressor quando a pressão (do lado da alta pressão), não obstante ação do ventilador do condensador e do radiador ou pela sua falta de funcionamento, atinge limites perigosos, ou mesmo quando por causa de um eventual vazamento ou porque a temperatura externa é inferior aos 10 °C (e não existem condições de carga térmica suficiente para fazer evaporar o R134a), a pressão for inferior a 2,5 bar.




CONDENSADOR

O condensador é um trocador de calor composto por tubos de cobre ou de alumínio com aletas de alumínio que aumentam sua superfície de troca térmica. O R134a no estado gasoso passando nas serpentinas do condensador passa do estado líquido (em média, na temperatura de 60 °C). Uma insuficiente troca térmica no condensador, além de fazer aumentar a pressão da instalação, não provoca a completa condensação do R134a; portanto, na válvula de expansão chegaria ainda fluido gasoso que reduziria notavelmente a capacidade frigorífera da instalação. O condensador é atravessado pelo ar produzido pelo avançamento do veículo ou, quando o mesmo está parado ou em marcha reduzida, pelo ventilador adequado.



Estratégia de acionamento/desacionamento do compressor

O acionamento do compressor é comandado pela junta eletromagnética controlada pelo sistema de injeção eletrônica do motor. O compressor absorve uma discreta potência que se soma ao conjunto do motor, e em alguns casos, isto deve ser evitado:
- em marcha lenta o motor deve adequar sua rotação considerando este aumento de potência absorvido;
- na partida, ou em condições de elevada solicitação de carga, o compressor é excluído para deixar toda a potência disponível para o motor.

Com o sistema de injeção M.2.10.3, a central comanda as seguintes estratégias:
- adequa a marcha lenta do motor toda vez que o compressor é ligado; se a rotação descer abaixo dos 700 rpm, o compressor é desligado- em caso de elevada solicitação de potência (elevada velocidade, além dos 6000 rpm, plena carga, máxima abertura da borboleta), interrompe momentaneamente o acionamento do compressor.
- na partida, não permite o acionamento do compressor, até que se atinjam as condições de rotação de trabalho.

Estratégia de acionamento/desacionamento do compressor


NOTA:
Recorda-se que o compressor NIPPONDENSO TV14SC que equipa este motor, através do contato térmico de segurança (1) exclui automaticamente o funcionamento do compressor se a temperatura do líquido refrigerante dentro do compressor superar os 160 °C.


COMPRESSOR - DESCRIÇÃO

Trata-se de um compressor NIPPONDENSO TV14SC de vazão variável. A variação deste parâmetro é realizada automaticamente pelo compressor em função da carga (diferença de pressão entre entrada e saída do mesmo). Uma válvula comanda a abertura de um by-pass que exclui parte do fluido da fase de compressão; a vazão pode ser reduzida em até 17%
da máxima. A regulagem ocorre particularmente na pressão de aspiração:

- uma baixa pressão de aspiração faz com que o sistema tenda a reduzir a vazão. Isto ocorre por exemplo quando o ciclo refrigerante funciona nas melhores condições: elevado número de rotações do motor (e portanto do compressor), elevada troca térmica no condensador, etc. (sem um compressor com esta configuração variável, ocorreria um contínuo acionamento e desacionamento do próprio compressor);- uma elevada pressão de aspiração, por outro lado, faz aumentar a vazão até o máximo.

Isto ocorre por exemplo, com baixas rotações do motor e em elevadas solicitações de frio.




COMPRESSOR - CONSTITUIÇÃO E FUNCIONAMENTO

É constituído por um corpo (1) dentro do qual existe uma câmara (2). Na câmara giram quatro palhetas (3) acionadas por um cubo (4) cujo eixo de rotação não coincide com o eixo teórico da câmara. A geometria particular da câmara faz com que as palhetas, girando, estejam sempre em contato com a superfície interna da própria câmara; neste caso, obtem-se a variação do volume dos vãos compreendidos entre uma palheta e outra durante a rotação.

No corpo (1) estão fixadas duas tampas, uma dianteira (5) e uma traseira (6) nas quais existem respectivamente uma câmara de aspiração ou de baixa pressão (7) e uma de alta pressão (8). O gás, aspirado pela conexão (9) existente na câmara (5), passa através da câmara de baixa pressão (7) e da fenda (10) existente no corpo (1).

O gás é portanto comprimido e depois expulso através da tubulação (11) existente na câmara de alta pressão (8) e introduzido na instalação através da conexão (12). A válvula tipo lâmina (13) impede o retorno do gás a alta pressão no compressor. Na parte superior do corpo existe um contato térmico (14) ligado em série à junta eletromagnética da polia do compressor. Quando a temperatura atinge valores perigosos (além de 160 °C), o contato térmico (14) desliga o compressor e o religa se a temperatura cair abaixo dos 140 °C.

Desta forma evita-se o funcionamento em condições perigosas como a falta de fluido refrigerante ou de óleo.O regulador de pressão (15) existente na parte inferior do compressor serve para regular a vazão do líquido do compressor, como descrito a seguir.




COMPRESSOR - RETIRADA / RECOLOCAÇÃO

O controle da vazão é obtido através de um mecanismo pneumático incorporado no compressor, que faz o by-pass de uma parte do gás que se encontra em fase de compressão, na entrada da câmara de baixa pressão. Este sistema, quando é ativado permite reduzir a vazão do compressor gradualmente e com continuidade até aproximadamente 17% da vazão total.

O mecanismo é constituído por um pistão (A) que pode deslizar no cilindro (C) com a reação da mola (B). Quando o pistão está posicionado como na figura A, intercepta os furos (D) que colocam em comunicação o vão (E), no qual o gás começa a ser comprimido, com a câmara a baixa pressão (F).

Vice versa, quando o pistão (A) está na posição da figura B, os furos (D) colocam em comunicação as duas câmaras. O pistão é acionado por uma pequena quantidade do gás em pressão, retirado do tubo (J) que comunica com o furo calibrado (G).

O regulador de pressão (H) é regulado pela diferença de pressão entre a aspiração - câmara (F) - e envio; com um elevado valor de pressão de aspiração, a válvula (I) está fechada, e a pressão do gás age no pistão (A) colocando-o na posição da Fig. A.

Os furos (D) são interceptados e não ocorre o by-pass, e na câmara (E) ocorre o início da compressão do gás como descrito a seguir. Quando cessa a pressão de aspiração, o regulador (H) faz com que a válvula (I) se abra permitindo que o gás em pressão no tubo (J) e no cilindro (C) se descarregue na câmara a baixa pressão (F).

O pistão (A) é desta forma empurrado pela mola (B) permitindo que os furos de by-pass (D) se abram. Deste modo, parte do gás presente na câmara (E) - fase de início de compressão - pode defluir na câmara a baixa pressão (F), até que a palheta (K) tenha ultrapassado os furos (D); desta forma é reduzida a quantidade de gás presente na câmara (E) com consequente redução da vazão do compressor.





COMPRESSOR - TRANSMISSÃO DO MOVIMENTO

O movimento giratório necessário para o funcionamento do compressor é realizado graças à presença do conjunto polia/junta eletromagnética representado esquematicamente na ilustração, composto de:
- um disco (1) acoplado mediante chaveta no eixo (6) do compressor
- um grupo rotor com polia (3) girante em rolamentos de esferas (5)
- um eletroímã (4) comandado pela ativação da instalação de ar condicionado.

Quando a instalação de ar condicionado não está funcionando, a polia (3), comandada pela correia de ligação com a árvore de manivelas, gira a vazio no rolamento (5) acoplado no suporte dianteiro (2) do compressor.

Quando a instalação é ligada, um sinal elétrico excita o eletroímã que empurra o disco (1) em contato com a polia (3) a qual se acopla ao eixo do compressor provocando sua rotação.

A característica peculiar, em relação aos compressores de tipo rotativo tradicional, é que não é necessário recorrer a uma contínua ligação/desligamento da junta eletromagnética, com consequente excessiva solicitação da mesma, para permitir a ativação do compressor.

O compressor, sempre em rotação, modifica a sua condição de intervenção variando a cilindrada em função da quantidade de ar condicionado exigida.


1 - Disco acoplado mediante chaveta no eixo do compressor
2 - Suporte dianteiro do compressor
3 - Grupo rotor com polia
4 - Eletroímã
5 - Rolamento
6 - Eixo do compressor
7 - Retentor


COMPRESSOR - FUNCIONAMENTO NORMAL

(100% da vazão - by-pass fechado)

Compressor
O vão (C) se reduz de volume fazendo deste modo crescer a pressão do gás; inicia assim a fase de compressão.

(100% da vazão - by-pass fechado)

Descarga
A pressão do gás aumenta ainda mais até abrir a lâmina (E): neste exato momento termina a fase de compressão e começa a fase de descarga.




COMPRESSOR - FUNCIONAMENTO COM REDUÇÃO DE VAZÃO

(Até 17% da vazão - by-pass aberto)

Aspiração
O gás é aspirado pela abertura de aspiração (D) pela progressiva expansão do vão (C), delimitada pelas palhetas (A) e (B): inicia assim a fase de aspiração.

(Até 17% da vazão - by-pass aberto)

By-pass
Se os furos (F) estiverem abertos ocorre a saída de parte do gás: não inicia ainda a fase de compressão

(Até 17% da vazão - by-pass aberto)

Compressão
Ultrapassados os furos (F), o vão (C) se reduz de volume fazendo deste modo crescer a pressão do gás restante (até um mínimo de 17% do total): inicia assim a fase de compressão.

(Até 17% da vazão - by-pass aberto)

Descarga
A pressão do gás aumenta ainda mais até abrir a válvula tipo lâmina (E); neste exato momento termina a fase de compressão e começa a fase de descarga.




FILTRO CONTRA POEIRA

A instalação de ar condicionado pode ser equipada com um filtro especial contra pó, constituído externamente de fibras de poliéster e internamente com fibras de policarbonato carregadas eletrostaticamente (ver figura).

O filtro tem a específica capacidade de combinar a função de filtragem mecânica do ar a um efeito eletrostático de modo que o ar externo introduzido no habitáculo resulte depurado e ausente de partículas poluentes como pó, etc, na condição, naturalmente, de que os vidros estejam fechados.

1 - Fibras de policarbonato
2 - Fibras de poliéster (tecido não tecido)

NOTE BEM:
O controle das condições do elemento filtrante deve ser feito anualmente. Em caso de tráfego habitual na cidade ou em estradas poeirentas, o controle deve ser feito com maior frequência.