U S A N D O O C A R T Ì O P - T C O M O F E R R A M E N T A D E T R A B A L H O

abricantes de refrigerantes, controles e outros produtos distribuem no mercado milh›es de cart›es de press‹o e temperatura todos os anos, porŽm Ž muito raro encontrar um tŽcnico que use estes cart›es sabendo exatamente como se beneficiar deste instrumento.

S‹o poucos os tŽcnicos que usam o cart‹o P-T para diagnosticar apropriadamente os problemas de um sistema de refrigera•‹o, mesmo sendo estes cart›es t‹o amplamente difundidos.

O prop—sito deste boletim n‹o Ž somente demonstrar o uso apropriado da rela•‹o press‹o-temperatura, porŽm pretende tambŽm ilustrar como este instrumento pode ser utilizado para analisar detalhadamente um sistema de refrigera•‹o ou ar condicionado.

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U S A N D O O C A R T Ì O P - T U S A N D O O C A R T Ì O P - T

C O M O F E R R A M E N T A C O M O F E R R A M E N T A

D E T R A B A L H O

D E T R A B A L H O

Antes de entrarmos propriamente no uso do cart‹o P-T vamos rever brevemente o sistema de refrigera•‹o e examinar exatamente como a rela•‹o press‹o- temperatura pode ser aplicada

O refrigerante num sistema de refrigera•‹o estar‡ em uma das seguintes formas:

1.Totalmente l’quido 2.Totalmente vapor

3.Uma mistura de l’quido e vapor

Figura 1

O REFRIGERANTE NAS TRæS FORMAS :

Figura 1 ilustra a forma na qual o refrigerante Ž encon- trado nos v‡rios pontos de um sistema de refrigera•‹o operando normalmente.

Note que o lado de alta contŽm o refrigerante nas tr•s formas listadas acima. A linha de descarga contŽm vapor. No condensador , onde o vapor se torna l’quido, h‡ uma mistura de l’quido e vapor.

A linha entre o condensador e o tanque usualmente contŽm l’quido, embora n‹o seja dif’cil encontrarse algum vapor misturado ao l’quido.

O tanque tem um n’vel de l’quido em algum ponto e

fica claro que acima deste n’vel h‡ vapor, portanto h‡

uma mistura de vapor e l’quido no tanque. A linha de l’quido entre o tanque e a v‡lvula de expans‹o ter- most‡tica dever‡ conter somente l’quido. Um visor de l’quido Ž freqŸentemente instalado nesta linha para ajudar a determinar se esta linha est‡ completamente livre de vapor.

O lado de baixa normalmente conter‡ o refrigerante em somente duas das tr•s formas que foram listadas anteriormente. Ou seja , o lado de baixa conter‡ vapor na linha de suc•‹o e uma mistura de l’quido e vapor da sa’da da v‡lvula de expans‹o atŽ proximamente a sa’da do evaporador.

CONDENSADOR EVAPORADOR

COMPRESSOR

TANQUE DE LIQUIDO

Mistura de L’quido e Vapor

Vapor

L’quido

Uma coisa importante a lembrar Ž que a rela•‹o press‹o-temperatura como mostrada no cart‹o P-T Ž somente v‡lida quando existir mistura de refrigerante na forma l’quida e na forma de vapor.

Portanto h‡ somente tr•s lugares num sistema de refrigera•‹o em opera•‹o normal onde a rela•‹o P-T Ž certamente v‡lida. Estes lugares s‹o o evaporador, o condensador e o tanque de l’quido onde se sabe, com certeza, que existe a mistura de l’quido e vapor.

Quando l’quido e vapor se encontram juntos, esta condi•‹o Ž conhecida como sendo "saturada". Isto significa que se formos capazes de determinar a press‹o de qualquer um destes pontos n—s podere- mos facilmente determinar a temperatura bastando somente se referir ˆ press‹o em um cart‹o P-T e ler a temperatura correspondente.

De outra forma se pudermos medir a temperatura de forma precisa poderemos determinar a press‹o corre- spondente no cart‹o P-T.

SE A RELA‚ÌO P-T FOR VERDADEIRA O REFRIGERANTE ESTç ÒSATURADOÓ

Nos pontos em que o sistema apresenta somente vapor , a temperatura real ser‡ maior que a indicada na rela•‹o P-T para a press‹o que estamos medindo.

A temperatura do vapor pode atŽ ser a mesma da rela•‹o P-T, porŽm na pr‡tica ela Ž sempre maior.

Neste caso, a diferen•a entre a temperatura medida e a temperatura correspondente ˆ press‹o tomada no ponto em quest‹o resulta no superaquecimento.

Quando se sabe que somente l’quido est‡ presente,

tal como na linha de l’quido , a medida da temperatura ser‡ algo abaixo da temperatura correspondente ˆ press‹o tomada no ponto em quest‹o.

Neste caso a diferen•a entre a temperatura medida e a temperatura correspondente ˆ press‹o tomada no ponto Ž o subresfriamento .

Novamente, Ž poss’vel encontrar que a temperatura real medida seja igual ˆ da rela•‹o P-T, neste caso considerase que o subresfriamento Ž igual a zero.

SE A RELA‚ÌO P-T NÌO FOR VERDADEIRA, VAMOS ENCONTRAR SUPERAQUECIMENTO OU SUBRESFRIAMENTO

A figura 2 mostra alguns pontos de medi•‹o reais ao longo de um sistema operando normalmente e usando R-12 o que nos d‡ uma vis‹o mais precisa da condi•‹o do refrigerante nos v‡rios pontos do sistema.

A temperatura medida na entrada do evaporador Ž -6¡C. Um man™metro instalado neste ponto indica a press‹o de 22 psi. 22 psi no cart‹o P-T indica a tem- peratura de -6¡C - a mesma que foi medida. Isto Ž o que se esperava uma vez que l’quido e vapor est‹o juntos e a rela•‹o P-T Ž v‡lida.

Um man™metro instalado na linha de suc•‹o mede 18 psi. Se neste ponto houvesse uma mistura de l’quido e vapor a temperatura medida seria a mesma da rela•‹o P-T, ou seja, -9¡C. Contudo a medida real neste caso Ž -3¡C.

Portanto a quantidade de superaquecimento no vapor neste ponto Ž a diferen•a entre a temperatura medida de -3¡C e a temperatura indicada no cart‹o P-T de -9¡C. O superaquecimento neste caso Ž de 6¡C.

Se tambŽm medirmos 18 psi na entrada do compressor com uma temperatura medida de 8¡C, nosso supera- quecimento neste caso seria 17¡C, calculado por sub- tra•‹o da temperatura equivalente a 18 psi [-9¡C] da temperatura realmente medida no ponto de 8¡C.

Vamos agora examinar o man™metro que instalamos no meio do condensador o qual marca 146 psi. De acordo com o cart‹o P-T a temperatura ser‡ de 46¡C e esta Ž a temperatura que dever’amos ser capazes

ENCONTRANDO REFRIGERANTE SATURADO , SUPERAQUECIDO E SUBRESFRIADO

EM UM SISTEMA REAL.

de medir se pudŽssemos colocar um termopar no refrigerante neste mesmo ponto onde ele est‡ se transformando de vapor em l’quido. Em outras palavras, n‹o existe diferen•a entre a temperatura medida e a lida no cart‹o P-T. Pode-se dizer que o superaquecimento Ž zero e que o subresfriamento Ž zero tambŽm. A esta condi•‹o tambŽm nos referimos como sendo "saturada".

No nosso exemplo n—s tambŽm medimos 146 psi na linha de descarga do compressor. A temperatura medida neste ponto Ž de 86¡C. Calculando o supera- quecimento da mesma maneira que foi feito na linha de suc•‹o, (diferen•a entre a temperatura medida e a obtida no cart‹o P-T) determina-se que o superaque- cimento Ž de 40¡C.

Quando um sistema usa um tanque de l’quido , pode n‹o haver subresfriamento na superf’cie do l’quido dentro do tanque. A raz‹o para isso Ž que quando h‡

l’quido e vapor juntos o refrigerante deve seguir a

rela•‹o P-T, ou seja, o refrigerante tem que estar "sat- urado". No nosso exemplo a press‹o medida no tanque Ž de 135 psi , portanto o refrigerante dentro do tanque tem que estar a 43¡C.

Uma vez que tenhamos uma coluna "s—lida" de l’qui- do, o subresfriamento pode ser obtido baixando a temperatura do l’quido atravŽs do uso de um inter- cambiador de calor, um "subcooler" ou do ar de um ambiente com temperatura mais baixa ao redor da tubula•‹o da linha de l’quido.

Subresfriamento Ž uma temperatura mais baixa na rela•‹o P-T. Na nossa ilustra•‹o -Figura 2 - um sub- resfriamento de 2¡C e de 3¡C foram encontrados em dois pontos.

ƒ importante manter o l’quido subresfriado na linha de l’quido para prevenir a forma•‹o de "flash" de g‡s na linha de l’quido e que este possa atingir a v‡lvula de expans‹o termost‡tica.

Figura 2

Vapor

Liquid

Mixture of vapor and liquid

R-12

CONDENSADOR EVAPORADOR

COMPRESSOR

TANQUE DE LIQUIDO

Vapor

L’quido

Mistura de L’quido e Vapor

Temperatura Medida 40¡C Equivalente P-T a 135 psi 43¡C Subresfriamiento = 3¡C Temperatura Medida 8¡C

Equivalente P-T a 18 psi -9¡C Superaquecimento = 17¡C Temperatura Medida -3¡C Equivalente P-T a 18 psi -9¡C Superaquecimento = 6¡C

Temperatura Medida 86¡C Equivalente P-T a 146 psi 46¡C Superaquecimento = 40¡C

Temperatura Medida 46¡C Equivalente P-T a 146 psi 46¡C Superaquecimento/Subresfriamiento= 0¡C

Temperatura Medida 43¡C Equivalente P-T a 135 psi 43¡C Superaquecimento = 0¡C

Temperatura Medida 40¡C Equivalente P-T a 131 psi 42¡C Subresfriamiento = 2¡C Temperatura Medida -6¡C

Equivalente P-T a 22 psi -6¡C Superaquecimento/Subresfriamiento= 0¡C

135

135 146 146

18 18

131

22

Com o uso do cart‹o P-T n—s devemos ser capazes de determinar o estado do refrigerante em qualquer ponto do sistema medindo a temperatura e a press‹o e observando as seguintes regras:

1. L’quido e vapor est‹o presentes em conjunto quando a temperatura medida corresponde ˆ rela•‹o P-T (Ž teoricamente poss’vel ter l’quido saturado ou vapor saturado , porŽm na pr‡tica num sistema em opera•‹o deve-se assumir que "algum" l’quido ou vapor est‹o presentes nestas condi•›es).

2. Encontra-se vapor superaquecido quando a tempe ratura medida est‡ acima da temperatura corres- pondente ˆ rela•‹o P-T. A "quantidade" de supera- quecimento Ž indicada pela diferen•a entre as temperaturas.

3. Encontra-se l’quido subresfriado quando a tempera tura medida est‡ abaixo da temperatura corres- pondente ˆ rela•‹o P-T. A "quantidade" de subres friamento Ž indicada pela diferen•a entre as tempe- raturas.

LIMITA‚ÍES PRçTICAS Ë LOCALIZA‚ÌO DOS MANïMETROS

O uso apropriado da rela•‹o P-T pode ser œtil na descoberta da presen•a de gases n‹o condens‡veis ou ar. Isto seria revelado pela medida de temperatu-

ra no condensador ou pela temperatura do fluido usado para condensa•‹o sendo muito mais baixo do que o indicado pela rela•‹o P-T

CHECANDO OS GASES NÌO CONDENSçVEIS

Na nossa ilustra•‹o n—s colocamos man™metros em pontos que nem sempre Ž poss’vel ou pr‡tico colocar em sistemas reais. Por causa disso devemos, com muita freqŸ•ncia, fazer dedu•›es e "chutes" quando trabalhamos com sistemas reais.

Como exemplo, n—s assumimos normalmente que 145 psi medidos no man™metro instalado na descarga do compressor Ž tambŽm a press‹o que existe no condensador. Ou seja, estamos assumindo que n‹o h‡ perda de press‹o entre a descarga do compressor e o condensador. Por esta raz‹o Ž que chegamos a uma temperatura de condensa•‹o de 46¡C. Se a linha de descarga for subdimensionada ou possuir qualquer outra restri•‹o n‹o poderemos assumir o que foi afir- mado acima e outras tomadas de press‹o talvez sejam necess‡rias a fim de localizar pontos proble- m‡ticos.

ƒ tambŽm pr‡tica comum assumir que a press‹o medida na v‡lvula de suc•‹o do compressor Ž a mesma press‹o que existe na sa’da do evaporador no local onde se encontra o bulbo sensor da v‡lvula de expans‹o. Isto Ž verdade em sistemas de pequenas dimens›es e quando se sabe que a linha de suc•‹o tem o dimensionamento ideal. Assumindo esta aproxi- ma•‹o como correta podemos determinar o supera- quecimento da v‡lvula de expans‹o sem instalar uma tomada de press‹o extra no local do bulbo. Contudo, para eliminar qualquer dœvida sobre o total de perda

de press‹o na linha de suc•‹o e de ser absoluta- mente preciso na determina•‹o do superaquecimento da v‡lvula de expans‹o um man™metro tem que ser instalado na linha de suc•‹o pr—ximo ao local do bulbo sensor.

Deve-se tomar cuidado em rela•‹o a perda de press‹o no sistema. Pode-se detectar perda de press‹o excessiva usando os princ’pios da rela•‹o P-T.

Por exemplo, na figura 2 com os man™metros instala- dos somente na suc•‹o e descarga do compressor e lendo o que est‡ indicado, uma perda de press‹o sig- nificativa atravŽs do evaporador seria indicada pela alta temperatura de, digamos, 10¡C medida na entrada do evaporador o que corresponderia a uma press‹o medida neste ponto de 47 psi para uma diferen•a de press‹o de 29 psi da entrada do evaporador ˆ entra- da do compressor (47 psi menos 18 psi). Enquanto isto seria considerado excessivo num evaporador de circuito simples, lembramos que em evaporadores de circuitos mœltiplos e com uso de distribuidor de l’quido, que no caso do R-12, a perda de press‹o chega a ser de atŽ 25 psi somente no distribuidor.

Isto significa que com o uso de distribuidor de l’quido a temperatura medida entre a sa’da da v‡lvula de expans‹o termost‡tica e a entrada do distribuidor de aproximadamente 10¡C n‹o seria anormal no sistema ilustrado na figura 2.

-50 -48 -46 -44 -42 -40 -39 -38 -37 -36 -35 -34 -33 -32 -31 -30 -29 -28 -27 -26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 10.9 8.9 6.7 4.3 1.7 0.5 1.3 2.0 2.8 3.6 4.5 5.3 6.2 7.1 8.1 9.1

10.1 11.2

12.2 13.4 14.5 15.7 17.0 18.2 19.5 20.9 22.3 23.6 25.1 26.6 28.2 29.8 31.5 33.2 35.0 0.4 2.1 3.9 5.8 7.9

10.1 11.3

12.5 13.7 15.1 16.5 17.9 19.3 20.8 22.4 24.0 25.7 27.4 29.2 31.0 32.9 34.8 36.8 38.8 41.0 43.1 45.4 47.7 50.1 52.5 55.0 57.6 60.2 63.0 65.7 15.1 13.4 11.5 9.5 7.2 4.8 3.5 2.2 1.8 0.3 1.0 1.8 2.6 3.4 4.3 5.2 6.1 7.0 8.0 9.0

10.1 11.2

12.3 13.5 14.7 15.9 17.2 18.6 19.9 21.4 22.8 24.3 25.9 27.5 29.1 21.1 20.0 18.9 17.6 16.2 14.7 13.9 13.0 12.1 11.2

10.3 9.3 8.2 7.2 6.1 4.9 3.7 2.4 1.1 0.1 0.8 1.5 2.2 3.0 3.8 4.6 5.4 6.3 7.2 8.1 9.1 10.1 11.1 12.2 13.3

-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

18.3 17.1 15.8 14.3 12.7 11.0 10.1 9.1 8.2 7.1 6.1 5.0 3.9 2.7 1.5 0.2

0.48 1.14 1.81 2.51 3.2 4.0 4.7 5.5 6.3 7.2 8.0 8.9 9.8 10.8 11.8

12.8 13.8 14.8 15.9 68.6 71.5 74.6 77.7 80.8 84.1 87.4 90.8 94.3 97.9

101.6 105.3 109.1 113.1 117.1

121.2 125.5 129.8 134.2 138.7 143.3 148.0 152.8 157.7 162.7 167.8 173.0 178.4 183.8 189.4 195.1 200.8 206.8 212.8 218.9

36.8 38.6 40.5 42.5 44.4 46.5 48.6 50.8 53.0 55.2 57.5 59.9 62.4 64.9 67.4 70.0 72.7 75.5 78.3 81.2 84.1 87.1 90.2 93.3 96.5 99.8

103.2 106.6 110.1 113.7 117.3

121.1 124.9 128.8 132.7 17.1 18.2 19.4 20.6 21.8 23.1 24.4 25.8 27.1 28.6 30.0 31.5 33.0 34.6 36.2 37.8 39.5 41.2 43.0 44.8 46.6 48.5 50.4 52.4 54.4 56.5 58.6 60.7 62.9 65.2 67.5 69.8 72.2 74.6 77.1 14.4 15.5 16.8 18.0 19.3 20.6 22.0 23.4 24.8 26.3 27.8 29.3 30.9 32.6 34.3 36.0 37.8 39.6 41.5 43.5 45.4 47.5 49.6 51.7 53.9 56.1 58.4 60.8 63.2 65.7 68.2 70.8 73.5 76.2 79.0 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 81.8 84.7 87.7 90.7 93.8 97.0

100.2 103.6 106.9 110.4 113.9 117.6

121.2 125.0 128.8 132.7 136.7 140.8 144.9 149.2 153.5 157.9 162.4 167.0 171.7 176.4 181.3 186.2 191.2 196.4 201.6 206.9 212.3 217.8 223.4

79.7 82.3 84.9 87.6 90.4 93.2 96.0 98.9

101.9 105.0 108.0 111.2 114.4 117.6

121.0 124.4 127.8 131.3 134.9 138.5 142.2 146.0 149.8 153.7 157.7 161.7 165.9 170.0 174.3 178.6 183.0 187.4 192.0 196.6 201.3

225.2 231.6 238.1 244.8 251.5 258.5 265.5 272.7 280.0 287.5 295.1 302.8 310.7 318.7 326.9 335.2 343.7 352.4 361.2 370.1 379.3 388.6 398.0 407.7 417.5 427.4 437.6 447.9 458.5 469.2 480.1 491.2 502.5 514.0 525.7 155.7 160.3 165.0 169.9 174.8 179.8 184.9 190.2 195.5 200.9 206.4 212.0 217.8 223.6 229.5 235.6 241.7 248.0 254.4 260.9 267.5 274.2 281.0 288.0 295.0 302.2 309.5 317.0 324.5 332.2 340.0 347.9 356.0 364.2 372.5

136.8 140.8 145.0 149.3 153.8 158.2 162.8 167.4 172.1 177.0 181.9 186.9 192.0 197.2 202.3 207.8 213.3 218.9 224.5 230.3 236.2 242.2 248.3 254.5 260.8 267.2 273.7 280.3 287.1 293.9 300.9 308.0 315.2 322.5 329.9

R-22(V)R-410(Z)R-410(Z)R-407C(N)

TEMPE- RATURA ¡C TEMPE- RATURA ¡C TEMPE- RATURA ¡C

REFRIGERANTE (CîDIGO SPORLAN)REFRIGERANTE (CîDIGO SPORLAN)REFRIGERANTE (CîDIGO SPORLAN)

V‡cuo- Polegadas de HG It‡licoPress‹o manomŽtrica - psig Negrito.

CARTÃO DE PRESSÃO E TEMPERA TURA

A figura 3 Ž um exerc’cio para testar seus conhecimentos no uso do cart‹o (rela•‹o) P-T . A press‹o e a temperatura s‹o mostradas em v‡rios pontos no sistema. Marque o quadrado que indica a condi•‹o em que o refrigerante se encontra em cada ponto. No caso de vapor superaquecido e l’quido subresfriado, indique a "quantidade" de cada nos espa•os da figura.

TESTE SEUS CONHECIMENT OS NA RELA‚ÌO P-T

30.9 32.6 34.4 36.3 38.2 40.2 42.2 44.2 46.4 48.6 50.9 53.1 55.6 58.0 60.5 63.1 65.8 68.5 71.3 74.1 77.1 99.8

103.2 106.8 110.4 114.1 117.9

121.7 125.7 129.7 133.8 138.0 142.3 146.7 151.1

Vapor Liquid

R-22

Figura 3

CONDENSADOR

EV APORADOR COMPRESSOR T ANQUE DE LIQUIDO

Mistura de L’quido e V apor

V apor L’quido

Temperatura Medida 9¡C Saturado _______ Superaquecido _______ ¡C Subresfriado _______¡C

Temperatura Medida 5¡C Saturado _______ Superaquecido _______ ¡C Subresfriado _______¡C Temperatura Medida 99¡C Saturado _______ Superaquecido _______ ¡C Subresfriado_______¡C

Temperatura Medida 49¡C Saturado _______ Superaquecido _______ ¡C Subresfriado_______¡C Temperatura Medida 16¡C Saturado _______ Superaquecido _______ ¡C Subresfriado _______ ¡C

Temperatura Medida 46¡C Saturado _______ Superaquecido _______ ¡C Subresfriado _______ ¡C Temperatura Medida 43¡C Saturado _______ Superaquecido _______ ¡C Subresfriado _______ ¡C

Temperatura Medida 39¡C Saturado _____ Superaquecido _____ ¡C Subresfriado _____ ¡C

67 70 67

261

261 242

242

225

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