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Os modelos de compressores de ar-condicionado desenvolvidos para o setor Automotivo

O compressor é o principal componente do sistema de climatização e passou por mudanças buscando maior eficiência na redução de potência do motor, consumo de combustível e diminuição nas emissões de gases

Por José Martins Sanches

O compressor pode ser considerado o “coração” do sistema de ar-condicionado, ele tem como finalidade comprimir o gás refrigerante do sistema que foi succionado na forma gasosa de baixa pressão, liberando-o na forma gasosa de alta pressão.

A elevação da pressão é fundamental para o processo de refrigeração, normalmente o compressor é impulsionado através de uma polia tracionada por uma correia ligada ao motor do veículo ou por um acoplamento.

Nos veículos elétricos ele é acoplado a um motor elétrico numa peça só, muito parecido com os da linha comercial e residencial e também tem máquinas de construção civil em que ele é impulsionado por um motor hidráulico acoplado.

Estes compressores podem ser:

Tipo alternativo:  Pistão.                            

Tipo rotativo: Tipo Scroll (espiral) ou tipo palheta

Compressor alternativo

A denominação “alternativo” é referente ao ciclo do pistão contido nos compressores.

O compressor do tipo alternativo é composto de um eixo com um prato fixado com uma certa inclinação.

Os pistões são conectados a este prato e quando o eixo é acionado, coloca os pistões em movimento de vai e vem dentro dos cilindros e sua capacidade de bombeamento pode ser por deslocamento FIXO ou VARIÁVEL.

Deslocamento Fixo: Quando acionado, o compressor trabalha na máxima capacidade de deslocamento volumétrico, pois o prato no qual são fixados os pistões tem uma inclinação fixa e com a diminuição da carga térmica, haverá o congelamento do evaporador.

Para que isto não aconteça, o compressor é gerenciado por um termostato ou por um pressostato, podendo ainda ser com um sensor de temperatura através de um módulo ligando ou desligando a embreagem do compressor para que não congele o evaporador. (Fig.1)

Deslocamento Variável:  O compressor trabalha de maneira contínua de acordo com a necessidade do sistema, não precisando mais ficar ligando e desligando a embreagem, pois este tipo de compressor dispõe de um prato com inclinação variável que é controlado por uma válvula. O volume de compressão é controlado por uma válvula evitando assim o choque liga/desliga, otimizando a estabilidade da temperatura do evaporador, mantendo mais estável e que por sua vez acaba reduzindo o consumo de combustível. (Fig.2)

No deslocamento variável, esta válvula de controle pode ser mecânica ou elétrica.

Válvula mecânica:

Também chamada de válvula de controle ou pelo apelido de “válvula torre” (pela aparência de uma torre nos compressores Delphi) (Fig.3).

Ela regula o deslocamento dos pistões do compressor aumentando ou diminuindo o volume de gás refrigerante através da temperatura e pressão do gás refrigerante que retorna do evaporador, mantendo o máximo desempenho e ao mesmo tempo controlando para que ele não congele.

Válvula eletrônica:

O compressor eletrônico (Fig.4) depende de um pulso PWM emitido por um módulo eletrônico que, através de um sensor de temperatura no evaporador, controla o deslocamento do compressor aumentado ou diminuindo o volume de gás refrigerante.

Neste sistema temos compressores que nem tem embreagem, tanto que assim que colocar o motor em funcionamento o compressor já entra em regime dinâmico porém, com fluxo zero de volume de bombeamento, ou seja, mesmo com compressor estando com seu eixo virando, esta eletroválvula pode manter os pistões do compressor estáticos sem movimento quando o ar-condicionado não for solicitado.

Modulação do deslocamento dos compressores

A modulação do deslocamento volumétrico depende da pressão interna do compressor, na qual a menor pressão interna significa maior deslocamento e maior refrigeração e a maior pressão interna significa menor deslocamento e menor refrigeração.

A variação da pressão interna é gerenciada pela válvula de controle que, através da leitura da pressão de sucção do compressor, identifica se a temperatura no evaporador está alta ou baixa.    

Alta temperatura (alta pressão) no evaporador significa que a temperatura do ar que passa pelo evaporador ainda está alta, exigindo refrigeração, portanto, necessidade de aumento do deslocamento do compressor.

Baixa temperatura (baixa pressão) no evaporador significa que a temperatura do ar que passa pelo evaporador está baixa, requerendo menor deslocamento do compressor.

Com isto, também protege o evaporador contra congelamento sem a necessidade de desligar a embreagem do compressor.

A diminuição e o aumento do deslocamento do compressor ocorre pela mudança de inclinação do prato giratório.

“Aumentando o deslocamento do compressor”

Quando a temperatura do ar que passa pelo evaporador aumenta (maior necessidade de refrigeração), a pressão na entrada do compressor (sucção) também aumenta.

O diafragma (3) contrai-se, a válvula (1) se fecha e libera a passagem (2) entre o interior do compressor (carcaça) e a sucção do compressor.

Assim a pressão da carcaça diminui, causando menor contra- pressão nas traseiras dos pistões, permitindo que estes aumentem seus cursos e consequente aumento da capacidade volumétrica do compressor.

“Reduzindo o deslocamento do compressor”

Quando a temperatura do ar que passa pelo evaporador diminui (menor necessidade de refrigeração), a pressão na entrada do compressor (sucção) também diminui.

O diafragma (3) expande-se e fecha a passagem (2) entre o interior do compressor (carcaça) e a sucção do compressor. Por outro lado, a válvula (1) se abre, permitindo a comunicação entre o interior do compressor e a descarga. Assim a pressão da carcaça aumenta, causando maior contrapressão nas traseiras dos pistões, resistindo ao recuo dos pistões reduzindo o curso dos mesmos, e consequentemente a redução da capacidade volumétrica do compressor.

Nos compressores eletrônicos (Fig.5) o deslocamento dos pistões também é controlado pela pressão interna na carcaça do compressor como nos que tem válvulas mecânicas. A diferença é que neles o controle é feito por uma válvula elétrica que através de um pulso PWM,  controlado por um modulo eletrônico que monitora a temperatura do evaporador através de um sensor NTC.

Compressor rotativo tipo scroll

O compressor scroll (Fig.6) consiste em duas peças em forma de espiral, uma fixa no corpo do compressor e a outra ligada a um dispositivo que faz um movimento orbital através do movimento do eixo motriz do compressor, gerando um movimento de rolagem deste caracol. O movimento é circular, em vez do movimento de vai-e-vem encontrado em compressores alternativos.

Conforme o caracol móvel orbita ao redor da parte estacionária, bolsões de gás refrigerante ficam presos entre as duas partes de rolagem. O rolo compressor de entrada de gás fica no lado de fora da parte mais larga do rolo e a saída de alta pressão está no centro.

O gás aprisionado se move em torno do rolo em espiral, que se desloca num aumento da área pequena, o que resulta numa pressão mais elevada. Quando o gás atinge o centro do rolo da unidade, isso significa que a pressão de descarga está no nível desejado e ela sai do compressor. (Fig.7)

Compressor rotativo de palhetas:

Este compressor consiste em rotor com palhetas dentro de uma câmara deslocada em relação ao rotor como vemos na figura 8.

As palhetas [3] encontram-se dispostas a intervalos regulares dentro de um rotor [1] que se encontra montado no eixo motriz do compressor.

Quando o rotor gira, a força centrífuga empurra as palhetas para fora, contra a parede interior do compressor [4].

A disposição excêntrica do rotor e o movimento das palhetas geram alterações de pressão no alojamento do compressor [2], as quais criam a sucção necessária à admissão do gás refrigerante, a compressão subsequente do mesmo e finalmente, a sua descarga. (Fig.9)

 

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