Uma válvula de expansão termostática (TEV) é um componente crucial em sistemas de refrigeração e ar condicionado, projetada para regular o fluxo de refrigerante no evaporador. O TEV garante que o evaporador tenha a quantidade adequada de refrigerante para obter uma troca de calor eficiente, evitando ao mesmo tempo que o refrigerante líquido retorne ao compressor. A configuração de superaquecimento é um parâmetro essencial para garantir que o TEV opere de maneira eficaz.
Superaquecimento refere-se ao aumento adicional de temperatura de um gás após sua transição completa de uma fase líquida para uma fase gasosa. No contexto de um TEV, superaquecimento é a diferença de temperatura entre o gás refrigerante na saída do evaporador e sua temperatura de saturação, que é a temperatura na qual o refrigerante transita entre as fases líquida e gasosa a uma determinada pressão. A configuração de superaquecimento é o nível desejado de superaquecimento que o TEV deve manter para um desempenho ideal do sistema.
O TEV detecta o superaquecimento no sistema usando um elemento sensível à temperatura, normalmente preenchido com refrigerante ou outra substância sensível à temperatura. Este elemento está acoplado à linha de sucção da saída do evaporador. À medida que a temperatura do gás refrigerante muda, a pressão dentro do elemento sensor também muda, fazendo com que o TEV module a taxa de fluxo do refrigerante de acordo.
Superaquecimento
O superaquecimento do evaporador é a diferença entre a temperatura do refrigerante na saída do evaporador e a temperatura de evaporação (temperatura de saturação) no mesmo local. A fórmula para calcular o superaquecimento do evaporador é:
Superaquecimento = T_refrigerante_saída – T_saturação
Onde:
- Superaquecimento é o superaquecimento do evaporador, normalmente medido em graus Fahrenheit (°F) ou graus Celsius (°C).
- T_refrigerant_exit é a temperatura real do refrigerante na saída do evaporador ou da linha de sucção, medida em °F ou °C.
- T_saturação é a temperatura de saturação do refrigerante a uma determinada pressão no evaporador, medida em °F ou °C.
A configuração adequada de superaquecimento depende de vários fatores, incluindo o tipo de refrigerante utilizado, a temperatura desejada do evaporador e a aplicação (por exemplo, ar condicionado, refrigeração ou bomba de calor). Normalmente, a configuração de superaquecimento varia de 8 a 15 graus Fahrenheit (4,4 a 8,3 graus Celsius) para sistemas de ar condicionado, embora possa ser um pouco mais alta para sistemas de refrigeração. O superaquecimento adequado garante que o evaporador opere de forma eficiente, maximize a transferência de calor e evite que o refrigerante líquido entre no compressor, o que pode causar danos ao compressor ou redução do desempenho do sistema.
Tanto o superaquecimento alto quanto o baixo podem impactar negativamente o desempenho do sistema e a longevidade do compressor. O alto superaquecimento pode resultar do fluxo inadequado de refrigerante através do TEV, fazendo com que o refrigerante absorva mais calor do que o necessário no evaporador. Esta condição pode levar à redução da capacidade de refrigeração, ao aumento do consumo de energia e a temperaturas de descarga mais elevadas, encurtando potencialmente a vida útil do compressor. Por outro lado, um superaquecimento baixo pode indicar fluxo excessivo de refrigerante através do TEV, o que pode resultar na entrada de refrigerante líquido no compressor. Este fenômeno, conhecido como “refluxo de líquido”, pode causar danos às válvulas e aos mancais do compressor, levando eventualmente à falha do compressor. Além disso, o baixo superaquecimento reduz a eficiência do evaporador por não utilizar totalmente a superfície de transferência de calor disponível. Portanto, é essencial monitorar e ajustar as configurações de superaquecimento nos sistemas de refrigeração e ar condicionado para manter o desempenho ideal e evitar possíveis danos ao equipamento.
Medição e configuração de superaquecimento
Para medir e definir o superaquecimento em um sistema de refrigeração ou ar condicionado, os técnicos precisam das seguintes ferramentas:
- Manômetro ou conjunto de manômetro: Um manômetro ou conjunto de manômetros é usado para medir a pressão do refrigerante na saída do evaporador ou na linha de sucção. O conjunto de manômetros normalmente inclui medidores separados para pressões altas e baixas, juntamente com mangueiras para conectar às portas de serviço do sistema.
A foto mostra um exemplo onde o manômetro de baixa pressão está conectado a uma válvula Schrader na saída do evaporador, e a sonda de temperatura mede a temperatura adjacente a este ponto.
- Sonda de temperatura ou termômetro: Uma sonda de temperatura ou termômetro é necessária para medir a temperatura real do refrigerante na saída do evaporador ou na linha de sucção. Vários tipos de sondas de temperatura estão disponíveis, como sondas clamp-on, termopares e termômetros infravermelhos. Escolha um dispositivo de medição de temperatura preciso e confiável, adequado para a aplicação específica.
- Gráfico pressão-temperatura (PT) ou régua de cálculo do refrigerante: Um gráfico de pressão-temperatura ou régua de cálculo do refrigerante ajuda os técnicos a converter a pressão medida do refrigerante na temperatura de saturação correspondente. Essas ferramentas são específicas para o refrigerante utilizado no sistema e podem ser encontradas na forma de gráficos impressos, aplicativos móveis ou recursos online.
- Ferramenta de ajuste TEV ou chave inglesa: É necessária uma ferramenta de ajuste ou chave inglesa para alterar a configuração de superaquecimento do TEV. A ferramenta específica necessária depende do projeto e do fabricante do TEV. Alguns TEVs usam uma chave hexagonal (chave Allen), enquanto outros podem exigir uma pequena chave ajustável ou uma ferramenta especializada fornecida pelo fabricante.
- Equipamentos de proteção: Óculos e luvas de segurança são essenciais ao trabalhar com sistemas de refrigeração e ar condicionado para proteger contra possíveis lesões causadas por altas pressões, temperaturas frias ou contato com refrigerantes.
- Caneta e papel ou dispositivo digital para anotações: Uma caneta e papel ou um dispositivo digital para anotações ajudam os técnicos a registrar os valores medidos e os cálculos, facilitando ajustes precisos de superaquecimento.
Procedimento para definir o superaquecimento:
O sistema deve estar funcionando e totalmente carregado para medir e ajustar o superaquecimento com precisão. Siga estas etapas para medir e definir o superaquecimento:
- Ligue o sistema e deixe-o estabilizar: O sistema de refrigeração ou ar condicionado deve estar funcionando por um período adequado para garantir que atingiu uma condição operacional estável. Isso geralmente leva cerca de 15 a 30 minutos.
- Anexe o manômetro ou conjunto de manômetros: Conecte o manômetro ou o lado de baixa pressão do conjunto de manômetros à porta de serviço na linha de sucção perto da saída do evaporador. Certifique-se de que as conexões estejam firmes e seguras.
- Meça a pressão de sucção: Leia a pressão do refrigerante no manômetro ou no conjunto de manômetros. Registre esse valor.
- Converta a pressão em temperatura de saturação: Usando um gráfico de pressão-temperatura (PT) ou régua de cálculo de refrigerante específica para o refrigerante usado no sistema, encontre a temperatura de saturação correspondente para a pressão medida. Registre esse valor.
- Conecte a sonda de temperatura ou termômetro: Colocar a sonda de temperatura ou termômetro na linha de sucção próximo à saída do evaporador ou no mesmo local onde foi feita a medição de pressão. Garanta o contato adequado entre a sonda de temperatura e a linha de sucção para uma leitura precisa.
- Meça a temperatura do refrigerante: Leia a temperatura real do refrigerante na sonda de temperatura ou termômetro. Registre esse valor.
- Calcular o superaquecimento: Subtraia a temperatura de saturação (T_saturação) da temperatura real do refrigerante (T_refrigerant_exit) para determinar o superaquecimento:Superaquecimento = T_refrigerant_exit – T_saturation
- Compare o superaquecimento medido com a configuração de superaquecimento desejada: Se o superaquecimento medido estiver dentro da faixa desejada para a aplicação específica, nenhum ajuste será necessário. Se o superaquecimento estiver muito alto ou muito baixo, prossiga para a próxima etapa.
- Ajuste a configuração de superaquecimento TEV: Localize a haste de ajuste do TEV, que geralmente é coberta por uma tampa protetora. Remova a tampa, se necessário. Usando a ferramenta de ajuste ou chave inglesa apropriada, gire a haste de ajuste para alterar a configuração de superaquecimento. Geralmente, girar a haste no sentido horário aumenta o superaquecimento, enquanto girá-la no sentido anti-horário diminui o superaquecimento. Faça pequenos ajustes e deixe o sistema se estabilizar antes de verificar novamente o superaquecimento.
- Verifique novamente o superaquecimento: Depois de fazer os ajustes e permitir que o sistema se estabilize, repita as etapas 2 a 7 para medir o novo superaquecimento. Continue ajustando o TEV até que a configuração de superaquecimento desejada seja alcançada.
- Proteger e finalizar: Assim que o ajuste de superaquecimento desejado for alcançado, recoloque a tampa protetora na haste de ajuste do TEV e desconecte o manômetro, a sonda de temperatura e quaisquer outras ferramentas utilizadas durante o procedimento. Certifique-se de que todas as conexões e acessórios estejam apertados e seguros.
Tabela de registros de superaquecimento
Uma tabela de registro de superaquecimento é uma ferramenta útil para os técnicos registrarem medições e ajustes de superaquecimento ao longo do tempo. Isto permite um fácil monitoramento do desempenho de um sistema de refrigeração ou ar condicionado e ajuda a identificar tendências ou possíveis problemas. Um exemplo de tabela de registro de superaquecimento pode ter esta aparência:
Data | Tempo | Pressão de Sucção (PSI) | Temperatura de Saturação (°F) | Temperatura do refrigerante (°F) | Superaquecimento (°F) | Ajuste feito | Técnico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
2023-04-11 | 10:00 | 70 | 40 | 50 | 10 | Nenhum | John Doe |
2023-04-18 | 14:00 | 68 | 38 | 47 | 9 | Nenhum | Jane Smith |
2023-04-25 | 09:00 | 72 | 42 | 58 | 16 | -2° | John Doe |
Explicação das colunas da tabela:
- Data: A data em que a medição de superaquecimento foi realizada.
- Tempo: A hora em que a medição de superaquecimento foi realizada.
- Pressão de Sucção (PSI): A pressão medida do refrigerante na saída do evaporador ou na linha de sucção, geralmente registrada em libras por polegada quadrada (PSI).
- Temperatura de Saturação (°F): A temperatura de saturação do refrigerante na pressão medida, determinada usando um gráfico de pressão-temperatura (PT) ou régua de cálculo do refrigerante.
- Temperatura do refrigerante (°F): A temperatura real do refrigerante medida na saída do evaporador ou na linha de sucção.
- Superaquecimento (°F): O valor de superaquecimento calculado, obtido subtraindo a temperatura de saturação da temperatura do refrigerante.
- Ajuste feito: O ajuste feito na configuração de superaquecimento do TEV, se houver. Esta coluna registra a alteração nas configurações de superaquecimento, como “+1°” para um aumento de 1°F ou “-2°” para uma diminuição de 2°F.
- Técnico: O nome do técnico que realizou a medição e ajuste de superaquecimento.
Concluindo, compreender e manter o ajuste adequado de superaquecimento nas válvulas de expansão termostática (TEV) é vital para a operação eficiente e a longevidade dos sistemas de refrigeração e ar condicionado. Seguindo o procedimento recomendado para medir e ajustar o superaquecimento, os técnicos podem otimizar o desempenho do sistema e evitar possíveis danos ao equipamento. O monitoramento e a documentação regulares dos valores de superaquecimento garantem uma abordagem proativa à manutenção do sistema e podem identificar tendências ou problemas que possam exigir mais atenção.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The superheat setting directly affects the performance of a TEV by controlling the amount of refrigerant that enters the evaporator. If the superheat setting is too low, the TEV may not provide enough refrigerant, leading to reduced cooling capacity and efficiency. Conversely, if the superheat setting is too high, the TEV may allow too much refrigerant to enter the evaporator, resulting in increased energy consumption and potential system instability.
If the superheat setting is not properly adjusted, it can lead to several issues, including reduced system efficiency, increased energy consumption, and potential compressor damage. If the superheat setting is too low, the system may experience reduced cooling capacity, while a setting that is too high can cause the compressor to work harder, leading to increased energy consumption and wear on the system.
The saturation temperature of a refrigerant is determined by its pressure. At a given pressure, the refrigerant has a specific temperature at which it transitions between the liquid and gas phases. This temperature is known as the saturation temperature, and it is used as a reference point to calculate the superheat of the refrigerant.
Excessive superheat in a TEV can lead to reduced system efficiency, increased energy consumption, and potential system instability. High superheat can cause the refrigerant to expand too much, leading to reduced cooling capacity and increased pressure drops across the evaporator. Additionally, excessive superheat can also lead to increased compressor work, resulting in higher energy consumption and wear on the system.
The superheat setting can be adjusted to optimize TEV performance by monitoring the system’s operating conditions, such as temperature, pressure, and flow rates. The ideal superheat setting will depend on the specific system design, refrigerant type, and operating conditions. Adjusting the superheat setting may require trial and error, as well as consultation with system design specifications and manufacturer guidelines.
