refrigeração e climatização

refrigeração e climatização

(Parte 5 de 11)

Curso Técnico em Mecânica – Disciplina: Refrigeração e Climatização 2ºSem./2009

IFPA – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará – Campus Belém

Professores: Ricardo A. S. de Campos e Arnaldo Augusto A. de Souza Jr. 20

IV.3.2 - Válvulas de Expansão:

É um dispositivo que tem a função de controlador de maneira precisa a quantidade de refrigerante que penetra no evaporador.

Os principais tipos de válvulas de expansão são: - Válvula Manual;

- Válvula Automática;

- Válvula de Bóia;

- Válvula Elétrica;

- Válvula Eletrônica;

- Válvula Termostática.

As válvulas de expansão manuais são válvulas tipo agulha, acionadas a mão (ver figura 29).

A quantidade de refrigerante que passa através do orifício da válvula depende da abertura da válvula que é ajustada manualmente. Sua maior vantagem é a simplicidade e baixo preço e a sua maior desvantagem é a sua inflexibilidade. É utilizada em grandes sistemas, como válvula de “bypass” (desvio), paralelamente às válvulas automáticas, para assegurar o funcionamento do sistema em caso de falha destas, ou durante consertos.

Figura 29 – Desenho em corte da válvula de expansão manual

As válvulas de expansão automáticas se destinam a manter uma pressão de sucção maior e constante no evaporador, independente das variações de carga de calor (ver figura 30). São válvulas de funcionamento muito preciso. Uma vez bem reguladas mantém praticamente constante a temperatura do evaporador, daí serem utilizadas quando se deseja um controle exato de temperatura.

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Figura 30 – Desenho em corte da válvula de expansão automática

Funcionam da seguinte maneira: quando o compressor começa a trabalhar, diminui a pressão do refrigerante no evaporador. Isso faz com que a agulha da válvula se abra, permitindo a entrada de refrigerante no evaporador. Enquanto o compressor está funcionando, a válvula automática mantém uma pressão constante no evaporador. Quando o compressor pára, a pressão do refrigerante no evaporador começa a elevar-se imediatamente. Esse aumento de pressão faz com que a agulha da válvula se feche.

Assim que o compressor deixa de funcionar, é importante que a válvula se feche, para evitar que penetre muito refrigerante líquido no evaporador, pois o mesmo poderia vazar até a linha de sucção. É necessário, portanto, regular a pressão em que a válvula deve se fechar, de acordo com a temperatura em que o compressor se desliga. Isso se faz pelo parafuso de ajuste. Por esse motivo, toda vez que se mudar a regulagem do controle de temperatura, deve-se ajustar a válvula automática.

As válvulas de expansão de bóia são de 02 (dois) tipos: válvula de expansão de bóia do lado de baixa pressão e válvula de expansão de bóia do lado de alta pressão.

A de baixa pressão é um recipiente oco, esférico ou com outro formato, ligado por alavancas e articulações a uma válvula de agulha (ver figura 31). Ela mantém o líquido no evaporador a um nível predeterminado. Quando o refrigerante é evaporado, o nível de líquido se reduz, baixando a bóia. A articulação de ligação abre a válvula, admitindo mais refrigerante. Então, quando o nível de líquido sobe até o ponto necessário, a bóia é erguida, fechando a válvula de agulha. Esse tipo de válvula de expansão oferece um controle muito bom, mantendo o nível adequado de refrigerante, independentemente de variações de carga, períodos sem carga, condições da carga e outras variáveis de operação. Qualquer número de evaporadores pode funcionar em um mesmo sistema, pois cada válvula flui apenas a quantidade de refrigerante necessária para o seu próprio evaporador.

Figura 31 – Desenho em corte da válvula de expansão de bóia do lado de baixa pressão

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A de alta pressão (ver figura 32) contém os mesmos elementos da do lado de baixa pressão, todavia a sua diferença com relação ao primeiro é a sua localização, que se faz pelo lado de alta pressão do sistema e no fato de que a válvula é aberta quando o nível de líquido aumenta.

Figura 32 – Desenho em corte da válvula de expansão de bóia do lado de alta pressão

Ela é instalada abaixo do condensador e transfere o refrigerante líquido para o evaporador tão logo ele é condensado, mas não permite a passagem de vapor não condensado. Isto requer que a maior parte da carga de refrigerante no sistema se localize no evaporador.

distribuição adequada do refrigerante

Como a válvula de bóia do lado de alta pressão normalmente dá passagem a todo o refrigerante líquido que chega a ela, não seria praticável instalar essa bóia em um sistema de evaporador com circuitos múltiplos em paralelo, pois não haveria maneira de assegurar

As válvulas de expansão elétricas (ver figura 3) utilizam um termistor para detectar a presença de refrigerante líquido na saída do evaporador. Quando não ocorre a presença de líquido, a temperatura do termistor se eleva, o que reduz sua resistência elétrica, permitindo uma corrente maior pelo aquecedor instalado na válvula. A válvula é assim aberta, permitindo um maior fluxo de refrigerante. Uma das aplicações da válvula de expansão elétrica é em bombas de calor, onde a vazão de refrigerante é invertida quando da mudança de resfriamento para aquecimento. Uma vez que o controle é independente das pressões do refrigerante, a válvula pode operar em qualquer sentido.

Figura 3 – Diagrama de posição da válvula de expansão elétrica

As válvulas de expansão eletrônicas regulam o fluxo de refrigerante por meio de um microprocessador, que controla o superaquecimento por meio de termistor e transdutor. O líquido refrigerante entra a alta pressão pela parte inferior da válvula passando por uma série de orifícios

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Figura 34 – Desenho em corte da válvula de expansão eletrônica

A válvula de expansão termostática (também conhecida por válvula de expansão térmica ou válvula de superaquecimento) é, basicamente, uma válvula de expansão automática com a característica adicional de ter um dispositivo que corrige a quantidade de líquido a ser evaporado na serpentina de modo que esta corresponda à carga no evaporador.

A figura 35 mostra essa válvula recebendo o fluido refrigerante liquefeito no condensador e o enviando, a baixa pressão e temperatura, para o evaporador. Na saída do evaporador encontra-se o bulbo sensor da válvula identificando a temperatura do fluido refrigerante “vapor” que está saindo do evaporador e indo para o compressor.

Figura 35 – Diagrama esquemático de válvula de expansão termostática (VET)

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A figura 36 mostra o diagrama esquemático dessa válvula com equalização interna. Quando se retira calor do bulbo sensor remoto (resfriando), a pressão do fluido (gás) que está dentro do tubo diminui. Essa baixa pressão transmite-se através do tubo capilar para o espaço sobre o diafragma. A baixa pressão aplicada faz o diafragma ir para cima e a pressão da mola vence a pressão que está sobre o diafragma. Isto faz mover a haste para dentro da sede da válvula, fechando-a. Assim, a quantidade de calor (temperatura) do bulbo determina a posição da haste, a qual, por sua vez, controla a quantidade de fluido refrigerante que vai para o evaporador. A maioria dessas válvulas possui um ajuste que varia a tensão da mola. Ao se modificar a tensão da mola, varia-se o grau de calor necessário no bulbo sensor remoto para dar posição à haste da válvula. Esse ajuste é conhecido como “superaquecimento”.

Figura 36 – Desenho em corte da VET com equalização interna

Deve-se verificar a posição de instalação do bulbo sensor na linha de sucção: se estiver na vertical, a preocupação será apenas com a isolação térmica deste, mas se a linha de sucção estiver na horizontal, deve-se tomar cuidado de não colocar o bulbo sensor na parte inferior do tubo, ou seja, embaixo do tubo de sucção, pois pode haver vestígios de óleo e isso ocasionará uma pequena isolação térmica entre o fluido refrigerante vapor que passa na linha de sucção e o gás que está no bulbo sensor.

A fim de compensar uma excessiva queda de pressão por meio de um evaporador, a válvula de expansão termostática deve ser do tipo equalizador externo, com o tubo equalizador externo ligado logo após a saída do evaporador, ou seja, ligado na linha de sucção, próximo ao bulbo sensor. A queda de pressão real da saída do evaporador é imposta sob o diafragma (ver figuras 37 e 38). As pressões de operação no diafragma estão agora livres de qualquer efeito da queda de pressão no evaporador e a válvula responderá ao superaquecimento do fluido refrigerante vapor que sai do evaporador. Essa válvula deve ser aplicada o mais próximo possível do evaporador e em situação tal que seja acessível para ajustes e manutenção.

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