07 dispositivos de expansão

Refrigeration
dispositivos de expansão

1. 1
Dispositivos de Expansão
1. Tubo Capilar
2. Válvula de Expansão
Tipos:

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Tubo Capilar
Normalmente aplicados em sistemas de refrigeração de peque no porte
Tem duas finalidades
Reduzir a pressão do refrigerante líquido
Regular a quantidade (vazão) da mistura líquido/gás que ent rará no evaporador

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Tubo Capilar
A redução de pressão deve-se à fricção do gás no in terior do capilar
Quanto maior a fricção maior será a diferença de pr essões (condensação ®evaporação)
Um aumento na fricção pode ser obtido com aumento n o comprimento e/ou diminuição no
diâmetro interno do capilar
Umidade, resíduos sólidos ou o estrangulamento do c omponente
Podem ocasionar obstrução parcial ou total na passa gem do refrigerante através do
capilar
Prejudicam o desempenho do equipamento
Principal vantagem
Mesmo com a parada do compressor, o refrigerante co ntinua fluindo através do
capilar até a equalização das pressões do lado de a lta e de baixa, permitindo a utilização
de motor com torque normal de partida

4. 4
Tubo Capilar
R-22
Temp Condensação: 54°c
Comprimento de TC (Capilar e Sucção): 1,2m
Capacidade
(BTU/h)
Temperatura de Evaporação (°C)
+7,2 -6,7
L (m) Dint(mm) L (m) Dint(mm)
1400 – 1600
- - 5,0
4,6
1,0
1,0
1600 – 1800
- - 4,5
3,9
1,0
1,0
1800 – 2000
- - 3,6
3,0
1,0
1,0
2000 – 3000
3,6
4,2
1,0
1,2
2,8
3,5
1,0
1,2
3000 – 4000
4,0
2,3
1,2
1,2
3,3
5,4
1,2
1,5
4000 – 5000
2,1
3,6
1,2
1,5
5,2
3,2
1,5
1,5

5. 5
Tubo Capilar
R-22
Temp Condensação: 54°c
Comprimento de TC (Capilar e Sucção): 1,2m
Capacidade
(BTU/h)
Temperatura de Evaporação (°C)
+7,2 -6,7
L (m) Dint(mm) L (m) Dint(mm)
5000 – 6000
3,4
2,4
1,5
1,5
3,0
2,1
1,5
1,5
70003,9 1,8 3,3 1,8
80002,4 1,8 3,4 2,0
90003,3 2,0 - -
100002,4 2,0 - -
120003,6 2,2 - -
140002,2 2,2 - -
160003,0 2,5 - -
180002,1 2,5 - -

6. 6
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 o rifício da válvula depende da abertura da
válvula que é ajustável manualmente
Vantagem: simplicidade e baixo custo
Utilizada como válvula de “bypass” (desvio), parale lamente às válvulas automáticas, para
assegurar o funcionamento do sistema em caso de fal ha destas

8. 8
Válvula de Expansão Automática
(Pressostática)
Destinam a manter uma pressão de sucção maior e con stante no evaporador, independente das
variações de carga de calor
De funcionamento muito preciso
Mantém praticamente constante a temperatura do evap orador
Emprega-se em sistemas em que as cargas são relativ amente constantes e em sistemas com
uma única serpentina de evaporador.

9. 9
Válvula de Expansão de Bóia
Mantém o líquido no evaporador a um nível predeterm inado
Oferece um controle muito bom
Mantém o nível adequado de refrigerante independent emente de variações de carga, períodos
sem carga, condições da carga e outras variáveis de operação
Devem ser escolhidas em função do refrigerante espe cífico que vai ser usado, devido à
diferença de densidade entre os diversos refrigeran tes

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Válvula de Expansão Eletrônica
Regulam o fluxo de refrigerante por meio de um micr oprocessador
Microprocessador controla superaquecimento por meio de termistor e transdutor
O líquido refrigerante entra a alta pressão pela pa rte inferior da válvula passando por uma
série de orifícios calibrados
Uma bucha deslizante abre ou fecha os orifícios, mo dificando 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 líqu ido 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

12. 12
Superaquecimento e Subresfriamento
x = 1,0 (vapor saturado)
1
2
3 4
x = 0,0 (líquido saturado)
100% líquido
0 % vapor
t = 40 ºC
100% vapor
0 % líquido
t = -30 ºC

13. 13
Superaquecimento e Subresfriamento
1´
2´
3´ 4´
Superaquecimento
Subresfriamento
• garante a entrada de líquido na Válvula Expansão
• melhora o rendimento do ciclo (aumenta Dh)
• garante a entrada de vapor no Compressor
• melhora o rendimento do ciclo (aumenta Dh)
vapor superaquecido
100% vapor
t = 0 ºC
Líquido Subresfriado
100% líquido
t = 30 ºC

14. 14
Superaquecimento e Subresfriamento
Como se faz?
CColocando em contato parte da linha de
líquido com a linha de sucção
CInserindo 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

16. Válvulas de Expansão Termostáticas

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 mo do a captar
continuamente a temperatura do fluido refrigerante que sai do
evaporador.

19. Princípio de funcionamento

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.

21. VET Equalização Interna

22. VET Equalização Externa

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 isola do;
4. Ser instalado na saída do coletor que contém a tu bulação de sucção,
quando a válvula atender a mais de um evaporador;
5. Cuidar para não instalar o bulbo após o intercamb iadorde 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 refr igeração

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 co ntém a tubulação de
sucção, quando a válvula atender mais de um evapora dor;
3. Cuidar para não instalar o equalizador externo ap ós o intercambiador
de calor, quando este existir.

25. Identificação
•Uma válvula de expansão termostáticacom 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 n a 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 exi stente. A
diferença é a queda de pressão disponível para a Vá lvula
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 líquid o 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 uti liza uma
válvula de expansão termostática com equalizador interno de pressão?
Qual o grau de superaquecimento na saída do evaporador quando se utiliza uma vá lvula de
expansão termostática com equalizador externo de pressão?

29. Solução
Equalização Interna
• Podemos calcular a pressão 4 da forma:
P1 = P3 –DPválvula–DPserpentina= 868 -600 -50 = 218 kPa
Observe o balanço de pressões no diafragma da válvu la 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
•DT = T1 – Tsat(P1)
DT = 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:
• DT = T1 – Tsat(P1)

DT = -3,1 - (-10,2) = 7,1°°°°C
Nesse exemplo pode-se concluir que a válvula de expansão ter mostática com
equalização externa é a mais adequada, uma vez que mantém o gr au de superaquecimento
dentro do que é considerado normal.
Condensador
Evaporador
VET
FR
FR
Bulbo
1
2
3
4