Mantenedores

Ajuste do Superaquecimento

Um dos maiores erros de campo do setor de refrigeração e ar condicionado esta ligada a falta de ajustes necessários ao superaquecimento de um equipamento.

Você sabe o que é o superaquecimento? O que ele representa para o bom funcionamento não só do compressor, mas para todo o equipamento? As formas como ajustá-lo? As consequências do não ajuste para o sistema e principalmente ao compressor?

Para entender o que é o superaquecimento é necessário ter alguns conceitos prévios na sua cabeça:

  1. O Compressor não trabalha com fluido refrigerante no estado LÍQUIDO, ou seja, no diagrama PressãoxEntalpia, o compressor atua na DIREITA do gráfico na região de VAPOR;
  2. A Válvula de Expansão/Tubo Capilar não trabalha com o fluido refrigerante no estado VAPOR, ou seja, no diagrama PressãoxEntalpia, a Válvula de Expansão/Tubo Capilar atua na ESQUERDA do gráfico na região de LÍQUIDO;

Para garantir que estes 2 conceitos estejam de fato implantados num equipamento, é necessário ajustar: o superaquecimento para o compressor e, o sub-resfriamento para a válvula de expansão (ou outro dispositivo de expansão que esteja no equipamento, por exemplo, o tubo capilar). Nesta matéria focaremos mais no superaquecimento, portanto, somente ao ajuste necessário para garantir que o compressor não trabalhe com líquido. Mostraremos como calcular o sub-resfriamento no exemplo que virá mais adiante.

Outros 2 conceitos que você deve ter também é que:

  1. O compressor eleva a pressão de um fluido refrigerante e consequentemente sua temperatura.
  2. Por fim, lembrar que o compressor recebe o fluido refrigerante no estado gasoso a baixa temperatura e baixa pressão vindo do evaporador e, envia o mesmo fluido refrigerante no estado gasoso, contudo a alta temperatura e alta pressão ao condensador.

É assim que se tem conceitualmente um bom funcionamento de um sistema termodinâmico, seja para aplicações em ar condicionado ou para refrigeração.

À rotina de trabalho do técnico não esta sobre o diagrama pressãoxentalpia. Na verdade, muitos profissionais de manutenção tem dificuldade de entender diagrama pressãoxentalpia num circuito montado de ar condicionado e refrigeração. O que de fato vale, na prática, é uma imagem do circuito montado mostrando onde e como devem ser feitas as medições de pressão e temperatura. Para o campo o que vale é a prática e não a teoria. Para muitos a teoria é bem diferente da prática. Só de pensar desta forma é um tremendo erro! Imagine se o projeto do avião dferisse da construção/manutenção? De duas, uma: ou o avião não voaria, ou cairia um avião toda a semana. A teoria é igual à prática! Valorizar somente um é ter metade do conhecimento real (prática+teoria) nas mãos.

Voltando ao tema, ocorre que se o superaquecimento não for devidamente ajustado o evaporador pode fazer com que o fluido refrigerante não evapore corretamente ou evapore antes do previsto. Ou seja, na saída do evaporador poderemos ter o fluido refrigerante nos 2 formatos: vapor mais líquido (no diagrama PressãoxEntalpia ficaria no ponto X, por exemplo) e isto é o que ocasiona em muitas vezes as falhas dos compressores em campo por trabalharem com líquido. Ou o evaporador pode fornecer o fluido refrigerante totalmente vapor, mas em uma temperatura muito mais alta que a aceita pelo compressor (no diagrama PressãoxEntalpia este ponto estaria, por exemplo, no ponto Y).

 

  

Outro detalhe é que o superaquecimento somente com o vapor saturado (ponto C) também não é garantia de que o compressor trabalhe em segurança, ou seja, só com vapor. Portanto, o técnico que faz a manutenção ou o engenheiro que projeta a máquina tem que garantir que o compressor trabalhe somente com vapor fazendo com que o ponto C vá para a região somente com vapor no diagrama PressãoxEntalpia (ajustando a válvula de expansão/tubo capilar do ponto C para o ponto C’). Para isso as medidas de pressão devem ser feitas em 2 pontos: (A) Na saída do evaporador e (B) na entrada do compressor. Mas por que isso?

Medir a temperatura/pressão na saída do evaporador e a pressão/temperatura na entrada do compressor irá mostrar ao técnico (que faz a manutenção) ou ao operador (que esta ajustando o equipamento na linha de produção) os pontos exatos de ajuste definidos pelo fabricante para um equipamento em uma determinada aplicação. Ou seja, você que se deparou com um possível ajuste de superaquecimento, deve ter previamente em mãos os valores de superaquecimento definidos pelo fabricante em cada um dos modelos de equipamento que você atende. Possivelmente os mesmos podem ser encontrados na etiqueta do próprio equipamento.

Podemos considerar ambas as medidas na saída do evaporador e na entrada dos compressores iguais em circuitos muito curtos (Circuíto da esquerda). Onde o ponto de tubulação da saída do evaporador esta muito perto do ponto da tubulação de entrada do compressor (linha azul com a distância A).

Porém, existem sistemas (Circuto da direita) onde existe uma distância considerável entre o evaporador e o compressor (linha azul com a distância B). Portanto, para estes sistemas com tubulações muito longas e distantes entre si, dividimos o superaquecimento em 2: superaquecimento útil e superaquecimento total.

Superaquecimento Útil: É a medida conseguida através das medidas de temperatura e pressão de sucção obtida na saída do evaporador.

Superaquecimento Total: É a medida conseguida através das medidas de temperatura e pressão de sucção obtida na entrada do compressor. E aqui vale ressaltar que as condições e características do isolamento térmico na linha de sucção (linha azul), geralmente onde não se dá muita atenção, faz toda a diferença no ajuste do superaquecimento total.

Vamos ver um exemplo de medidas utilizando o circuito da direita com a distância B mais longa:

  1. Mede-se a temperatura na saída do evaporador e obtém-se, por exemplo: – 3 °C;
  2. Mede-se a pressão na saída do evaporador e obtém-se, por exemplo: + 37 psig;
  3. Utilizando uma régua PxT, escolhe-se a escala do fluido refrigerante R22 (que é o fluido deste sistema) e vamos converter esta pressão de + 37 psig para temperatura.

Obtêm-se: – 10 °C;

  1. Na matemática existe a seguinte regra que precisa ser entendida antes de se fazer os cálculos: sinais iguais somam e sinais diferentes subtraem. Exemplos:
  2. Faz-se a conta: (Temperatura do passo 1) – (Temperatura do passo 3); então temos:
    (–3 °C) – (– 10 °C) è (–3 °C) + 10 °C = +7K. Corta-se a unidade de temperatura e substitui por K. Este é o valor do superaquecimento útil;
  3. Mede-se agora a temperatura na entrada do compressor e obtém-se, por exemplo: +5 °C. Aqui vale ressaltar que medimos a temperatura na mesma linha (linha azul no circuito mais longo) que estava a – 3 °C na saída do evaporador e agora está a +5 °C na entrada do compressor. O que então ocasionou este aumento da temperatura ao longo da linha?
    1. É importante dizer que por melhor que seja o material usado na isolação não existe isolamento térmico perfeito, portanto é normal esperar um aumento de temperatura ao longo da linha. Porém, este aumento não pode ser demasiadamente grande! Aqui o técnico deve observar o material usado e a espessura usada no isolamento térmico da linha de sucção.
    2. Se o aumento for demasiadamente grande existem algumas considerações que o técnico deve saber e fazer. Apesar de ninguém realmente se preocupar muito com a qualidade do isolamento térmico, ou não repará-lo quando em mau estado. O isolamento térmico é o responsável pela 1.ª grande lei da Termodinâmica: A lei da conservação de energia. E, além disso, também controla a condensação e a formação de gelo. É fundamental que durante o transporte de calor, o fluido refrigerante mantenha-se estável sem grandes perdas ou ganhos de energia, mantendo assim a eficiência do sistema. Isso todo o técnico tem que saber! Se o isolamento térmico nesta linha estiver danificado, com espessura insuficiente entre outros o técnico deve trocá-lo imediatamente. Pois, o isolamento térmico deficiente neste ponto irá influenciar diretamente no ajuste do Superaquecimento Total do equipamento. Uma recomendação é usar o melhor isolamento térmico disponível do mercado para a linha de sucção;
    3. Mede-se então a pressão na entrada do compressor e obtem-se: + 37 psig. Aqui a pressão não mudará, pois se trata de uma medida na mesma linha (Linha azul). Será a mesma medida feita na saída do evaporador;
    4. Utilizando uma régua PxT, escolhe-se a escala do fluido refrigerante R22 (que é o fluido deste sistema) e vamos converter esta pressão de + 37 psig para temperatura.
      Obtêm-se: – 10 °C;
    5. Fazer a conta: (Temperatura do passo 6) – (Temperatura do passo 8), com a regra matemática do item 4, então temos: (+5°C) – (– 10 °C) è (+5 °C) + 10 °C = +15K. Corta-se a unidade de temperatura e substitui por K. este é o valor do superaquecimento total;
    6. Mede-se por fim o sub-resfriamento pegando as medidas da pressão e temperatura na linha de líquido (linha verde). Medindo a temperatura temos = + 40 °C, por exemplo.
    7. E mede-se a pressão = 236 psig. Encontrando este valor de pressão na régua PxT para R22 temos então a temperatura de +45 °C.
    8. Faz-se então a conta: (Temperatura do passo 11) - (Temperatura do passo 10), com a regra matemática do item 4, então temos: (+45 °C) – (+ 40 °C) è (+45 °C) - 40°C = +5K. Corta-se a unidade de temperatura e substitui por K. Este é o valor do sub-resfriamento;
    9. Por fim temos: superaquecimento Útil de +7K, superaquecimento total de +15K e um sub-resfriamento de +5K. Agora você deve comparar estes valores medidos e calculados com os valores que estão informados na etiqueta do equipamento ou obter estes valores para o equipamento que você esta fazendo o ajuste com o fabricante deste equipamento.
    10. Por fim para ajustar usa-se a tabela a seguir:

Por exemplo: em um circuito, com tubo capilar, onde se deseja:

  1. AUMENTAR o superaquecimento e AUMENTAR o sub-resfriamento DEVE-SE AUMENTAR o tamanho do tubo capilar;
  2. DIMINUIR o superaquecimento e DIMINUIR o sub-resfriamento DEVE-SE DIMINUIR o tamanho do tubo capilar;
  3. DIMINUIR o superaquecimento e AUMENTAR o sub-resfriamento DEVE-SE ADICIONAR fluído refrigerante ao equipamento;
  4. AUMENTAR o superaquecimento e DIMINUIR o sub-resfriamento DEVE-SE RETIRAR fluído refrigerante ao equipamento;

E, assim por diante com a válvula de expansão e orifícios.

Bom, você pode pensar que isso não é crucial, mas um dos maiores índices de falhas em compressores e de garantia negada é gerado simplesmente pela falta destes ajustes.

A maior parte dos fabricantes de compressores possui centros de análise de compressores, onde o mesmo é aberto para verificação de falhas. E, geralmente o que se encontra são peças queimadas e riscadas por falta de lubrificação, além do próprio óleo lubrificante numa coloração extremamente escura da original.

 

Um superaquecimento mal ajustado pode causar temperaturas de trabalho altas fazendo com que o óleo lubrificante internamente no compressor queime, causando desgaste mecânico por falha de lubrificação entre as partes moveis internas. Outro detalhe é que geralmente existem canais de passagem para a distribuição do óleo lubrificante através dos virabrequins dos compressores a pistão ou eixo dos compressores tipo scroll que acabam sendo entupidos devido ao óleo lubrificante estar queimado, mais grosso (denso) e estar em conjunto com detritos metálicos gerados pelas próprias peças móveis do compressor que estão sem a devida lubrificação correta.

Outro agravante menos atribudo a falta de ajuste do superaquecimento é quanto a interferência da pressão que também acaba por agir em oposição a correta operação dos mecanismos móveis internos dos compressores. Portanto, o superaquecimento pode causar, além dos desgastes por temperatura, deformações nas peças ou até a quebra de palhetas, pois as pressões já não são aquelas ideais ao trabalho correto do compressor. Podendo ser pressões elevadas de trabalho, ou muito baixas, ou ocorrer ambas (altas e baixas pressões) simultaneamente.

 

Muitas são as causas de um superaquecimento desregulado. Aqui segue uma lista das principais causas de um superaquecimento desregulado que você pode verificar no seu próximo atendimento:

  1. Altas Temperaturas de Descarga (procure o fabricante do compressor para verificar qual a temperatura de descarga aceitável aquele compressor);
  2. Alta Temperatura de Retorno de Gás devido ao Superaquecimento Alto e/ou Baixa Isolação na Sucção;
  3. Perda de fluido refrigerante do Sistema (Micro Vazamentos – Checar qual o nível de tendência a porosidade da vareta de solda que você utiliza);
  4. Falta de Resfriamento Externo: Vazão de Ar no Condensador, Ventilador na Cabeça do Compressor, Injeção de Líquido, Injeção de Vapor;
  5. Alta Taxa de Compressão: Altas Pressões, Baixas Pressões ou Ambos;
  6. Alta Pressão devido à sujeira ou bloqueio de ventilação do condensador;
  7. Re-circulação do ar quente no condensador;
  8. Operação irregular do ventilador do condensador (queimado ou com a hélice invertida/travada);
  9. Sobrecarga de fluido refrigerante (não basta acrescentar fluído refrigerante, tem que saber a quantidade certa do equipamento);
  10. Fluidos não condensáveis no sistema (aqui vale a pena mencionar o quão importante é fazer um vácuo e limpeza adequados);
  11. Seleção de componentes incorretas (Válvula de Expansão, tubo capilar, tamanho do evaporador etc)
  12. Dispositivo de expansão desajustado;
  13. Filtros secadores entupidos, causando queda de pressão neste componente e obstrução do fluxo adequado de fluido refrigerante;
  14. Queda de pressão da linha de sucção.

Para os mais interessados, que acompanharam até o final da matéria, a dica é: sempre na dúvida entrar em contato com o fabricante, participar de grupos com técnicos mais experientes e compartilhar sempre o que aprendeu com outros. Isso ajuda a fixar a teoria em conjunto com a prática. Obrigado e boa sorte!

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