Como funciona o ar condicionado automotivo

O que está faltando nesta foto? Ar condicionado automotivo. Stockbyte / Getty Images

Você está parado no trânsito em uma tarde de agosto. O suor escorre do pescoço e desce pelas costas até que a camisa o absorva, criando uma mancha úmida entre você e o assento. Suas pernas estão grudadas no estofamento de vinil ou formigadas por seu veludo barato. Parece que suas mãos estão prestes a escorregar do volante e você está grato por suas sobrancelhas estarem impedindo o suor de correr para seus olhos. Bem, principalmente.

O que está faltando nesta foto? Ar condicionado automotivo. Tornou-se quase universal, com 99% de todos os carros novos no verão de 2010 equipados com ele. Quando está faltando, notamos.

Também está conosco há mais tempo do que você imagina. Packard inventou o AC automotivo em 1939 e, em 1940, foi a primeira montadora a oferecer ar-condicionado instalado de fábrica. É claro que esse sistema inicial não tinha termostato, mas era melhor do que não ter nada. A ideia pegou, porém, e em 1969, mais da metade de todos os carros novos eram vendidos com ar condicionado embutido. Isso sem incluir as unidades de AC de reposição que poderiam ser instaladas durante a primeira onda de calor do ano, quando o novo proprietário se arrependeu de ter falhado um centavo na concessionária em janeiro.

Eventualmente, foi determinado que o refrigerante usado por décadas em AC automotivo, conhecido como R-12, CFC-12, ou sua marca Freon, estava danificando a camada de ozônio (é um clorofluorocarbono). Foi proibido de ser fabricado nos Estados Unidos e uma alternativa, chamada R-134a ou HFC-134a, foi necessário para todos os carros fabricados após 1996. Agora, qualquer carro mais antigo do que isso precisa ser adaptado com um novo sistema que pode usar o refrigerante mais novo e mais seguro.

O ar condicionado funcionou quase da mesma maneira durante toda a sua existência: ele esfria e remove a umidade do ar. Existem três partes principais do sistema - o compressor, condensador, e evaporador -- que conseguem isso, além de algumas outras partes para manter o sistema funcionando sem problemas. Vamos dar uma olhada em cada.

Conteúdo

1. O lado da alta pressão
2. O lado da baixa pressão
3. Recarregar o CA de um carro

Todos os sistemas de ar condicionado automotivo são (quase) circuitos fechados com um lado de alta pressão e um lado de baixa pressão. Começaremos com o lado de alta pressão à medida que vai do motor ao compartimento do passageiro:

Compressor: O compressor é uma bomba acionada por uma correia presa ao virabrequim do motor. Quando o refrigerante é puxado para o compressor, ele está na forma gasosa de baixa pressão. Assim que o gás está dentro da bomba, o compressor faz jus ao seu nome. A correia aciona a bomba, que coloca o gás sob pressão e o força para fora do condensador. Os compressores não podem comprimir líquidos, apenas gases. Você verá à medida que percorrermos o sistema que existem outras partes cujo trabalho é capturar qualquer água que acidentalmente entre no circuito AC.

Condensador: O condensador é basicamente um radiador e tem a mesma finalidade que o do seu carro: irradiar calor para fora do sistema. O refrigerante entra no condensador como um gás pressurizado do compressor. O processo de pressurizar o gás e movê-lo para o condensador cria calor, mas o ar que flui ao redor dos tubos de torção do condensador resfria o refrigerante até que se forme um líquido novamente. Imagine o vapor esfriando e condensando de volta na água, e você teve a ideia. O refrigerante líquido agora é um líquido de alta pressão e quase pronto para resfriar o carro.

Secador-receptor: Mas, primeiro, o refrigerante precisa ser preparado para o evaporador. À medida que sai do condensador, o líquido passa por um pequeno reservatório instalado na linha. Este receptor-secador contém dessecantes, pequenos grânulos que atraem água. Você já viu pacotes de dessecantes em caixas de sapatos, onde eles fazem a mesma coisa: atraem água do ar para manter os sapatos novos frescos e prontos para seus pés. (Eles geralmente são rotulados como "Não comer".) No secador receptor, eles removem qualquer água que tenha entrado no sistema. Se a água permanecer e possivelmente formar cristais de gelo, pode danificar o sistema de ar condicionado.

Isso é alta pressão suficiente para qualquer um, então vamos passar para o lado de baixa pressão do sistema.

Válvula de expansão térmica (TXV): Aqui, o sistema muda do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão. Se você tocasse esta parte do sistema, você sentiria a mudança de quente para frio.

O refrigerante líquido de alta pressão flui do secador-receptor através da válvula de expansão, onde pode se expandir. Essa expansão reduz a pressão no refrigerante, para que ele possa se mover para o evaporador. A válvula detecta a pressão e regula o fluxo de refrigerante, o que permite que o sistema opere de forma constante, mas as partes móveis da válvula podem se desgastar e às vezes precisam ser substituídas.

Alguns veículos têm um tubo de orifício em vez de uma válvula de expansão, mas tem o mesmo propósito, permitindo que o refrigerante se expanda e a pressão seja reduzida antes que o líquido entre no evaporador. O tubo de orifício permite que o refrigerante flua a uma taxa constante e não tem peças móveis, mas pode ficar entupido com detritos com o tempo. Sistemas com tubo de orifício ligam e desligam automaticamente o sistema AC para regular o fluxo de refrigerante para o evaporador.

Evaporador: É aqui que a mágica acontece. Enquanto todas as outras partes do sistema estão localizadas no compartimento do motor, este fica na cabine, geralmente acima da área dos pés no lado do passageiro. Também se parece com um radiador, com sua bobina de tubos e aletas, mas sua função é absorver o calor em vez de dissipá-lo.

O refrigerante entra na bobina do evaporador como um líquido frio de baixa pressão, idealmente a 32 graus Fahrenheit (0 graus Celsius), motivo pelo qual você não quer água no sistema. O refrigerante não congela nessa temperatura, mas tem um ponto de ebulição muito baixo. O calor na cabine do carro é suficiente para fazer o R-134a no evaporador ferver e virar gás novamente, como a água voltando a ser vapor. Em sua forma gasosa, o refrigerante pode absorver muito calor.

O gás sai do evaporador - e sai do habitáculo do carro, levando consigo o calor. Um ventilador soprando do lado de fora da serpentina do evaporador injeta ar frio no compartimento de passageiros. O refrigerante na forma de gás então entra no compressor, onde é pressurizado e todo o processo é reiniciado.

Se o sistema usar um tubo de orifício, haverá um acumulador entre o evaporador e o compressor. Às vezes, um tubo de orifício permite que muito refrigerante entre no evaporador e nem todo ferva. Uma vez que o compressor não pode comprimir líquido, apenas gás, o acumulador retém qualquer excesso de líquido antes que ele possa entrar no compressor.

O evaporador também retira a umidade do ar do carro, o que ajuda você a se refrescar. A água do ar condensa na bobina do evaporador, junto com a sujeira, o pólen e tudo o mais flutuando na cabine. Quando você para o carro e vê água pingando por baixo, provavelmente é a água do evaporador AC e nada com que se preocupar.

Todos nós já ouvimos sobre "recarregar o AC", então vamos dar uma olhada nisso a seguir.

Uma variedade de medidores de ar condicionado automotivo Thinkstock / Comstock Images / Getty Images

A maioria de nós começa a ver anúncios de oficinas de conserto de automóveis na primavera, oferecendo ofertas para recarregar o ar condicionado do seu carro a tempo para o verão que se aproxima. O que nos faz perguntar, o que é recarregar o AC? É necessário, como uma mudança de óleo? O ar condicionado do meu carro precisa ser recarregado? Este é outro golpe que as oficinas de conserto podem usar para clientes desavisados?

A resposta a essa última pergunta é definitivamente não; recarregar o AC não é uma farsa. Significa simplesmente que refrigerante novo é adicionado ao sistema. Se o refrigerante estiver um pouco baixo, pode ser completado, da mesma forma que se você estivesse com pouco óleo no motor. Se estiver muito baixo, entretanto, qualquer refrigerante que ainda esteja no sistema precisa ser drenado e substituído. Este processo de limpar o sistema e adicionar novo fluido é chamado recarregar.

Em qualquer caso, você perdeu algum refrigerante, o que não é tão bom. Embora o R-134a seja melhor para o meio ambiente do que o Freon, a Agência de Proteção Ambiental prefere não ter nenhum refrigerante de ar condicionado vazando para o solo e rios. Se o sistema for drenado e recarregado, a EPA recomenda que o técnico dê uma olhada no sistema para encontrar a origem do vazamento e consertá-lo. Eles não exigem o reparo, mas eles realmente gostariam que você fizesse.

Este artigo falou muito sobre o R-134a como um substituto para o grande e ruim Freon, mas há outros que foram aprovados pela EPA também. O R-134a tem a distinção de ser o refrigerante mais testado e recomendado pelos fabricantes, mas existem outros com nomes como Free Zone, Freeze 12 e Kar Kool que a EPA permitirá em sistemas de ar condicionado automotivos [fonte: EPA].

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Fontes

• Revista Automóvel. "História do ar condicionado automotivo." Julho de 2010. (1 de fevereiro de 2012) http://www.automobilemag.com/features/news/1007_automotive_air_conditoning_history/index.html
• Peças do carro da família. "Sistemas de ar condicionado automotivo". (25 de janeiro de 2012) http://www.familycar.com/ac1.htm
• AirconCars.com. "Como funciona o ar condicionado." (25 de janeiro de 2012) http://www.airconcars.com/html/how_it_works.html
• AirCondition.com. "Como o refrigerante flui pelo sistema." (1 de fevereiro de 2012) http://www.aircondition.com/tech/questions/13/
• Tudo sobre Auto AC Systems. "Tubos de orifício e válvulas de expansão." (1 de fevereiro de 2012) http://www.autoacsystems.com/fasttrack/otubes.html
• Agência de Proteção Ambiental. "Recarregando o ar condicionado do seu carro com refrigerante." 19 de agosto de 2010. (1 de fevereiro de 2012) http://epa.gov/Ozone/title6/609/recharge.html
• Agência de Proteção Ambiental. "Substitutos em condicionadores de ar de veículos motorizados." 7 de outubro de 2011. (2 de fevereiro de 2012) http://www.epa.gov/ozone/snap/refrigerants/lists/mvacs.html