Mecanismo de expansão do ar-condicionado automotivo tem função importante no funcionamento

Qual sistema é melhor?

O sistema com tubo de expansão é utiilizado em veículos norte-americanos como Ford, Dodge, Chrysler, Chevrolet, etc.

O sistema com válvulas de expansão é aplicado em veículos europeus e asiáticos, lógico que temos veículos europeus usando tubo de expansão e americanos usando sistemas com válvulas de expansão.

Ambos têm por finalidade reduzir a pressão dentro do evaporador, reduzindo consideravelmente sua temperatura para que haja a troca de calor e os dois tipos de ar-condicionado cumprem bem as suas funções.

Temos dois tipos de válvulas de expansão.

Válvula TXV de Bloco

Nesta válvula o refrigerante líquido entra sob pressão de 150 a 280 psi, passa por uma restrição variável encontrando do outro lado uma baixa pressão entre 17 a 50 psi, na qual é rapidamente expandido se transformando em uma névoa, que ao longo do evaporador absorve o calor do ar interno do veículo superaquecendo a mesma sendo assim passando ao estado de vapor a baixa pressão, consequentemente reduzindo a temperatura do compartimento  do passageiro. (Fig.1)

 Além da expansão do refrigerante ajustando o fluxo dele conforme a demanda requerida pelo evaporador, a outra função importante é proteger o compressor contra possíveis “golpes de líquido”.

 A válvula TXV identifica a temperatura e a pressão do gás que vem do evaporador atuando no diafragma (1) através de um eixo (2) levantado ou abaixado contra a mola de ajuste (3), fechando ou abrindo respectivamente, a passagem do líquido para o evaporador (4).

Esta variação de pressão e temperatura na saída da válvula TXV é em função da carga térmica requerida. Se a temperatura do ar que passa pelo evaporador aumenta, também aumenta a temperatura do gás que passa pela válvula TXV, com isto há uma dilatação da cabeça da válvula TXV, empurrando o eixo de atuação para baixo e abrindo mais a válvula e permitindo a passagem de mais gás para o evaporador.

De forma inversa, ocorre o fechamento da válvula TXV, reduzindo o fluxo de gás no evaporador. 

Vantagens da válvula TXV:

-Resposta mais rápida, pois o sensor térmico está no interior da válvula;

-Ela normalmente pode ser instalada fora da caixa evaporadora, facilitando sua substituição;

-Não sofre interferência de fatores externos;

-Maior durabilidade em função de sua construção mais robusta.

Obs.:  Para remover esta válvula que normalmente está instalada na divisão entre o habitáculo e o compartimento do motor, basta soltar as tubulações de alta e de baixa pressão, logo depois tem dois parafusos que devem ser removidos para liberar a válvula TXV. Não esquecer que tem de recolher todo refrigerante do sistema. (Fig.2)

Válvula de expansão termostática (com ou sem equalizador)

 Esta válvula de expansão tem princípios de funcionamento iguais aos da TXV e foi amplamente utilizada na linha automotiva por muitos anos e hoje já em desuso pelas montadoras, por ser menos eficiente que a sua sucessora, TXV.

Ela possui a mesma finalidade de trabalho, porém, o tempo que ela leva para reconhecer o superaquecimento do gás é mais demorado porque diferentemente da sua sucessora, em que o refrigerante que retorna do evaporador passa direto por dentro dela, a válvula termostática tem que sentir a temperatura de saída do evaporador através de um bulbo térmico em contato com a parte externa do tubo saída do evaporador.

Este bulbo térmico é ligado a um diafragma metálico localizado na válvula de expansão por um tubo capilar. As variações de temperaturas na saída do evaporador identificadas pelo bulbo térmico são transmitidas ao diafragma na forma de variação de pressão.

Esta pressão age na superfície superior do diafragma, que por sua vez está com uma pressão contrária de uma mola de regulagem e esta diferença de temperatura encontrada na saída do evaporador como na válvula TXV aumenta ou diminui a passagem de refrigerante para o evaporador de acordo com a temperatura de saída do mesmo, quando a pressão for maior em cima da mola, maior será o fluxo de refrigerante e quando for menor, diminui o fluxo.

Algumas delas têm um cano bem fininho pegando a pressão de saída do evaporador e esta que chamamos de válvula termostática com equalizador e ela tem o funcionamento bem parecido com a válvula TXV.

Esta válvula termostática caiu em desuso pelas montadoras principalmente porque ela tem de ficar junto ao evaporador e sendo assim, cada vez que for removida, normalmente tem de remover a caixa evaporadora do veículo. (Fig.3)

Seu uso ainda é muito frequente em ônibus.

A Renault Master ainda utiliza no evaporador traseiro uma válvula destas termostáticas sem equalização.

Sistema com tubo de expansão

Igualmente na válvula TXV ou termostática, a expansão do refrigerante acontece nesse dispositivo, só que existe um controle do fluxo de fluido refrigerante devido a ter orifício fixo (variando de 1 a 2,0mm dependendo do sistema).

Ao se expandir, o fluido refrigerante no estado líquido à alta pressão se transforma em névoa e ao ser superaquecido pelo evaporador entra em estado de vapor e consequentemente reduzindo a temperatura do compartimento passageiro. Diferente da TXV, este dispositivo não garante o superaquecimento do gás que retorna ao compressor. Necessita-se neste caso, a utilização de um acumulador de sucção como proteção do compressor contra possíveis “golpes de líquido”.

E é neste acumulador que ocorre uma parte do controle do fluxo de fluido refrigerante no sistema, pois quanto menos calor dentro do habitáculo menos calor no acumulador e o fluido refrigerante dentro dele diminui a sua evaporação, mantendo o nível de líquido alto dentro do mesmo e consequentemente ficando baixa a pressão na entrada do compressor que automaticamente diminui fluxo e refrigerante e pressão do compressor.

Quando a carga térmica dentro do habitáculo estiver alta o superaquecimento do refrigerante é alto, sendo assim no acumulador encontraremos uma temperatura favorável de evaporação para o líquido refrigerante, mantendo ele com nível baixo e com uma pressão mais alta, eleva o rendimento do compressor.

A substituição do tubo de expansão normalmente é fácil pois ele fica localizado dentro da tubulação entre o condensador e o evaporador e devemos respeitar a cor desde tubo quando for substituir, pois cada um deles tem uma calibração diferente do orifício fixo. (Fig.4)

Para saber qual sistema está instalado no veículo, basta ver se tem filtro secador ou acumulador. O filtro secador fica na linha entre o condensador e a válvula de expansão, ou seja, na linha de alta e o acumulador fica na linha de baixa pressão entre o evaporador e o compressor.

Os filtros secadores normalmente são bem menores que os acumuladores. (Fig.5) (Fig.6)

 Obs.: em alguns veículos mais novos o filtro secador é integrado ao condensador.