O documento descreve diferentes tipos de dispositivos de expansão, incluindo tubos capilares e válvulas de expansão. Tubos capilares são normalmente usados em sistemas de refrigeração menores para reduzir a pressão do refrigerante líquido e controlar o fluxo para o evaporador. Válvulas de expansão, como as termostáticas, controlam precisamente a quantidade de refrigerante que entra no evaporador e mantêm um superaquecimento constante.
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Tubo Capilar
Normalmente aplicados em sistemas de refrigeração de pequeno porte
Tem duas finalidades
Reduzir a pressão do refrigerante líquido
Regular a quantidade (vazão) da mistura líquido/gás que entrará no evaporador
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Tubo Capilar
A redução de pressão deve-se à fricção do gás no interior do capilar
Quanto maior a fricção maior será a diferença de pressões (condensação → evaporação)
Um aumento na fricção pode ser obtido com aumento no comprimento e/ou diminuição no
diâmetro interno do capilar
Umidade, resíduos sólidos ou o estrangulamento do componente
Podem ocasionar obstrução parcial ou total na passagem do refrigerante através do
capilar
Prejudicam o desempenho do equipamento
Principal vantagem
Mesmo com a parada do compressor, o refrigerante continua fluindo através do
capilar até a equalização das pressões do lado de alta e de baixa, permitindo a utilização
de motor com torque normal de partida
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Válvula 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 V.E.
Válvula Manual
Válvula Automática
Válvula de Bóia
Válvula Elétrica/Eletrônica
Válvula Termostática
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Válvula de Expansão Manual
A quantidade de refrigerante que passa através do orifício da válvula depende da abertura da
válvula que é ajustável manualmente
Vantagem: simplicidade e baixo custo
Utilizada como válvula de “bypass” (desvio), paralelamente às válvulas automáticas, para
assegurar o funcionamento do sistema em caso de falha destas
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Válvula de Expansão Automática
(Pressostática)
Destinam a manter uma pressão de sucção maior e constante no evaporador, independente das
variações de carga de calor
De funcionamento muito preciso
Mantém praticamente constante a temperatura do evaporador
Emprega-se em sistemas em que as cargas são relativamente constantes e em sistemas com
uma única serpentina de evaporador.
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Válvula de Expansão de Bóia
Mantém o líquido no evaporador a um nível predeterminado
Oferece um controle muito bom
Mantém o nível adequado de refrigerante independentemente de variações de carga, períodos
sem carga, condições da carga e outras variáveis de operação
Devem ser escolhidas em função do refrigerante específico que vai ser usado, devido à
diferença de densidade entre os diversos refrigerantes
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Válvula de Expansão Eletrônica
Regulam o fluxo de refrigerante por meio de um microprocessador
Microprocessador controla 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 calibrados
Uma bucha deslizante abre ou fecha os orifícios, modificando a área de passagem
Um motor de passo controla a bucha deslizante
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Válvula de Expansão Termostática
(TEV)
É uma válvula de expansão automática
Tem um dispositivo que corrige a quantidade de líquido a ser evaporado na serpentina
A quantidade de líquido corresponde sempre à carga no evaporador
A força necessária para o seu acionamento é obtida do
superaquecimento do estado gasoso do refrigerante no
evaporador por meio de um sensor de temperatura
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Superaquecimento e Subresfriamento
x = 1,0 (vapor saturado)
1
23
4
x = 0,0 (líquido saturado)
100% líquido
0 % vapor
t = 40 ºC
100% vapor
0 % líquido
t = -30 ºC
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Superaquecimento e Subresfriamento
1´
2´3´
4´
Superaquecimento
Subresfriamento
• garante a entrada de líquido na Válvula Expansão
• melhora o rendimento do ciclo (aumenta ∆h)
• garante a entrada de vapor no Compressor
• melhora o rendimento do ciclo (aumenta ∆h)
vapor superaquecido
100% vapor
t = 0 ºC
Líquido Subresfriado
100% líquido
t = 30 ºC
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Superaquecimento e Subresfriamento
Como se faz?
Colocando em contato parte da linha de
líquido com a linha de sucção
Inserindo um trocador de calor intermediário
Refrigerante LÍQUIDO (quente)
Refrigerante VAPOR (frio)
calor
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Válvula de Expansão Termostática
TIPOS:
• De equalizador interno
• De equalizador externo
17. Válvulas de expansão termostáticas
• A principal finalidade deste dispositivo é
proporcionar a redução da pressão do fluido
refrigerante e controlar o fluxo de massa que entra
no evaporador, mantendo um superaquecimento
constante independentemente das condições do
sistema, evitando assim a entrada de líquido no
compressor.
18. Princípio de funcionamento
• O funcionamento da válvula depende da pressão do evaporador e
da pressão de comando do bulbo termostático.
• O bulbo termostático deve ser instalado na saída do evaporador,
em contato térmico com a tubulação de sucção, de modo a captar
continuamente a temperatura do fluido refrigerante que sai do
evaporador.
20. Tipos de válvulas
Geralmente, em sistemas de condicionamento de ar
podemos ter dois tipos de válvulas de expansão termostáticas:
• Válvulas de expansão termostáticas de equalização
interna - estas são mais adequadas para instalações com
um ou mais evaporadores com pequena perda de carga.
• Válvula de equalização externa - estas são mais
empregadas em sistemas com um ou mais evaporadores de
injeção simples ou múltipla, com alta perda de carga.
23. Cuidados na instalação
• Bulbo termostático:
1. Deverá ser fixado na saída do evaporador;
2. Preso por braçadeiras sobre uma superfície limpa e plana;
3. Deverá estar fora das correntes de ar e ser isolado;
4. Ser instalado na saída do coletor que contém a tubulação de sucção,
quando a válvula atender a mais de um evaporador;
5. Cuidar para não instalar o bulbo após o intercambiador de calor, quando
existir;
6. Deve ser sempre instalado na parte horizontal da tubulação, evitando-se
colocar em curvas, ou na vertical.
7. Gás utilizado (bulbo) = mesmo do circuito de refrigeração
24. Cuidados na instalação
• Equalizador Externo:
1. Instalar o equalizador após o bulbo termostático, a uma distancia
aproximada de 10 a 20 cm;
2. Instalar o equalizador na saída do coletor que contém a tubulação de
sucção, quando a válvula atender mais de um evaporador;
3. Cuidar para não instalar o equalizador externo após o intercambiador
de calor, quando este existir.
25. Identificação
• Uma válvula de expansão termostática com a seguinte
identificação:
TAD - 3,0 - R12 - N
• Significa:
TAD - Válvula de expansão termostática com equalização interna;
3,0 - capacidade nominal de 3,0 TR;
R12 - refrigerante CFC-12;
N - campo de aplicação normal ( temperatura de evaporação de -
30°C a + 10°C).
26. Seleção de Válvula Termostática
Para selecionar a Válvula Termostática de Expansão é necessário
combinar a capacidade (em toneladas de refrigeração) da Válvula
Termostática de Expansão com a capacidade do evaporador.
O seguinte procedimento é recomendado:
• Verifique o refrigerante do sistema
• Determine a capacidade do evaporador nas condições de
funcionamento
• Determine a temperatura do líquido refrigerante na entrada
Válvula Termostática de Expansão
27. Seleção de Válvula Termostática
• Calcular a queda de pressão através da Válvula Termostática de
Expansão subtraindo a pressão de sucção (lado de baixa) da
pressão de condensação (lado de alta).
• Subtraia a queda de pressão do distribuidor, se existente. A
diferença é a queda de pressão disponível para a Válvula
Termostática de Expansão.
• Consulte a tabela de capacidade de expansão adequada no
catálogo para o refrigerante correto à temperatura de evaporação
da operação.
• Você terá que recalcular a capacidade utilizando a Tabela do
Fator de Correção para a temperatura real do líquido se for
diferente de 38°C, usada como padrão.
28. Exemplo
Considere CFC 12 circulando através do sistema ilustrado na figura.
Suponha que a pressão do fluido refrigerante no ponto 3 de 868kPa.
O evaporador oferece uma perda de pressão de 50kPa.
A válvula provoca uma perda de pressão de 600kPa.
A pressão imposta pela mola é de 60kPa.
Qual o grau de superaquecimento na saída do evaporador quando se utiliza uma
válvula de expansão termostática com equalizador interno de pressão?
Qual o grau de superaquecimento na saída do evaporador quando se utiliza uma válvula de
expansão termostática com equalizador externo de pressão?
29. Solução
Equalização Interna
• Podemos calcular a pressão 4 da forma:
P1 = P3 – ∆Pválvula – ∆Pserpentina = 868 - 600 - 50 = 218 kPa
Observe o balanço de pressões no diafragma da válvula com
equalização interna de pressão.
No equilíbrio temos:
• PB = PM + P4
30. Solução
Equalização Interna
• PB = PM + P4
PB = 60 + 268 = 328 kPa
• TB = Tsat (PB) = 1,9°C (Tabela de propriedades para R12)
TB = T1 (em função da instalação)
Mas T
• ∆T = T1 – Tsat(P1)
∆T = 1,9 – Tsat(218kPa) = 1,9 – (-10,2°C)= 12,1°°°°C
Segundo Dossat (576) o fluido no bulbo remoto é o refrigerante usado no
sistema (com algumas excessões)
Condensador
Evaporador
VET
FR
FR
Bulbo
1
2 3
4
31. Solução
Equalização Externa
• Podemos calcular a pressão 4 da forma:
• PB = PM + P1
PB = 60 + 218 = 278kPa
• TB = Tsat (PB)= -3,1°C
• Como T1 = TB tem-se:
• ∆T = T1 – Tsat(P1)
∆T = -3,1 - (-10,2) = 7,1°°°°C
Nesse exemplo pode-se concluir que a válvula de expansão termostática com
equalização externa é a mais adequada, uma vez que mantém o grau de superaquecimento
dentro do que é considerado normal.
Condensador
Evaporador
VET
FR
FR
Bulbo
1
2 3
4