opala4cc escreveu:
"Na verdade, não existe um tamanho "certo" de condensador, evaporador ou tubo de orifício para um sistema de ar condicionado automotivo."
Vamos com calma... existe sim. E depende do fluido refrigerante a ser utilizado, dentre outros fatores. Tanto é que o comprimento equivalente do condensador tem que ser ligeiramente maior para o R134a em relação ao R12. Falar em tamanho certo de condensador e evaporador é um caso a parte. Pior ainda se for em um automóvel, onde o tamanho dos trocadores é limitado pelo desenho da carroceria...
O caminho normal de cálculo de ambientes a serem climatizados é calcular a carga térmica total aproximada. Esta depende de uma penca de fatores, além de orientação solar e fatores meteorológicos. A partir daí, seleciona-se um sistema de AC que supra essa carga térmica um número "X" de dias do ano, sendo normal que o sistema não dê conta em poucas ocorrências ao ano, pois não se dimensiona sistemas de AC com carga térmica sobrando. Mas isso é em sistemas residenciais/prediais...
O tamanho certo destes trocadores depende de um balanço não só de capacidade de extrair calor mas também de custo de material e espaço disponível. Complicadíssimo!
O tamanho do condensador é importante, mas não pelas razões mais óbvias para a maioria das pessoas. Um condensador é um trocador de calor com eficiência energética de 100%, isto é, em regime, todo o calor que entra, sai.
Um condensador trabalha de forma essencialmente igual a, p. ex., um dissipador calor de um transistor. Se um transistor dissipa, digamos 10W, essa potência vai ser transmitida ao ar ambiente através do dissipador, não importa se o dissipador é grande ou pequeno.
A diferença de tamanho dos dissipadores aparece nas respectivas temperaturas do dissipador. No dissipador grande, a temperatura será mais baixa que no dissipador pequeno.
Diz-se que um dissipador maior tem menor resistência términa Rth, que é o parâmetro normalmente usado para especificar um dissipador de calor. Rth costuma ser dada em ºC/W, e pode ser interpretada como o aumento de temperatura em ºC por Watt de potência dissipada.
Voltando ao condensador do AC, o eventual uso de um condensador menor tem como efeito o aumento da temperatura e pressão de descarga do compressor. Interessante notar que o aumento de temperatura em certo sentido é benéfico, porque ajuda a transferência de calor do condensador ao ar ambiente. Da mesma forma, o aumento da pressão de descarga faz com que mais fluido refrigerante flua pelo sistema.
Infelizmente, esses dois efeitos compensam só parcialmente a maior resistência térmica do condensador menor.
Entretanto, se o tubo de orifício (ou a válvula de expansão) for modificado para permitir uma maior vazão do fluido refrigerante, seria perfeitamente possível restabelecer a capacidade original do sistema de AC de retirar calor do ambiente a ser resfriado.Há outras maneiras de aumentar a capacidade de resfriamento de um sistema de aC, por exemplo, usando um compressor com maior capacidade volumétrica.
O importante a destacar aqui é que o uso de um condensador menor não significa necessariamente uma perda irreversível da capacidade de resfriamento do sistema de AC.
opala4cc escreveu:
"As condições ambientais variam tremendamente, você pode ter uma temperatura externa de 20 ºC, ar seco, dia sem sol e somente o motorista a bordo, até um caso em que a temperatura externa esteja a 35 ºC ou mais, ar úmido, sol a pino e 5 pessoas a bordo."
Sim! As condições são dinâmicas! Inclusive para sistemas de AC residenciais/prediais. Porém, no sistema de AC automotivo, a dinâmica das variáveis é muito maior do que nas prediais/residenciais. Se nos sistemas residenciais/prediais a troca de calor já é transiente, em automotivos o gradiente de temperatura é ainda maior!
Para ser mais exato, as condições podem variar ainda mais rápido do que no exemplo que você citou: um automóvel preto com 5 ocupantes, em um dia de calor extremo, no sol, em um congestionamento em via pavimentada com asfalto escuro e humidade relativa alta pode entrar em um estacionamento subterrâneo (ou seja, sombra) de temperatura 10 graus Celsius mais baixa e desembarcar 4 ocupantes. A carga térmica tanto externa quanto interna simplesmente caiu drasticamente em questão de minutos ou mesmo segundos.
Você tem razão, um sistema AC automotivo trabalha com demanda muito variável. Um bom sistema de AC deveria ser projetado para ter capacidade de atender o pico de demanda pico, e é isso que separa os "homens dos meninos" (em termos de AC, é claro). Tenho notado que muito sistema adaptado por aí consegue atender a demanda baixa, mas falha quando a demanda sobe. Acredito que seja o caso desses sistemas de AC com compressor elétrico que estão sendo vendido por aí como se fossem a 8ª maravilha do mundo.
opala4cc escreveu:
"O que interessa, no final das contas, é a capacidade MÁXIMA de resfriamento do sistema. O resto é detalhe."
A capacidade máxima de resfriamento de fato deve ser importantíssima quando se fala em sistemas de AC automotivo. Só que não faço a menor ideia de como os fabricantes calculam a capacidade máxima de retirada de calor aceitável do habitáculo de um automóvel. Se em sistemas residenciais/prediais o cálculo já é aproximado devido às condições muito dinâmicas, em um sistema automotivo é ainda pior. Uma forma de tentar reduzir esse dinamismo das variáveis é o investimento em isolamento térmico, que é muito mais elaborado nos carros mais luxuosos.
Mas eu ainda não vi até hoje uma literatura sobre como dimensionar um sistema de AC automotivo...
O parâmetro fundamental para se saber a capacidade de resfriamento de um sistema de AC é a vazão de fluido que circula pelo sistema. Essa vazão é medida, por exemplo, em kg/min (ou litros/min).
Para entender porque esse parâmetro é tão determinante da capacidade do sistema de AC, considere que num sistema bem projetado, praticamente todo o fluido refrigerante que entra no evaporador em forma líquida, sai em forma de vapor.
Sabendo qual é o valor do calor latente de vaporização e o fluxo de fluido refrigerante, é relativamente fácil determinar qual é a quantidade de calor absorvida pelo evaporador, que é justamente a quantidade de calor retirada da cabine do veículo.
Lembrar também que o fluxo de fluido refrigerante depende basicamente da pressão na saída do condensador e das dimensões da restrição (tubo de orifício ou válvula de expansão).
A carga térmica do sistema de AC é talvez o parâmetro a ser determinado. Um dado interessante, uma pessoa emite cerca de 100-120W de calor. Assim,num carro com cinco pessoa, o sistema de AC precisará remover cerca de 500-600W de calor humano!
As outras fontes de calor que atingem a cabine de um carro são mais complicadas de medir, mas há muitas pesquisas publicadas por aí. Infelizmente, a maioria dessas pesquisas não são acessíveis ao grande público, mas com algum esforço se acha alguma coisa na internet, como o artigo abaixo:
https://www.researchgate.net/publication/269250427_Comprehensive_Modeling_of_Vehicle_Air_Conditioning_Loads_Using_Heat_Balance_Method/link/54855ee70cf283750c3712f3/download
No final há uma lista de 30 outros artigos, mas, como disse, a maioria é difícil de achar na internet.
opala4cc escreveu:
"Um dos resultados mais interessantes é que a capacidade de resfriamento aumenta de 11% após o retrofit! Na minha avaliação, isso acontece porque a maior pressão de descarga aumenta o fluxo de fluido refrigerante."
Com certeza é um dos fatores! Se o fluido refrigerante sofreu maior compressão entre a admissão e a descarga, a expansão também é maior! Já que é uma troca de calor latente (com mudança de fase), também vai resfriar mais.
Outro fator é que com uma temperatura de descarga MENOR no compressor, o trocador de calor quente (condensador) consegue entregar o fluido refrigerante a uma temperatura sensivelmente menor para o tubo de expansão. Quanto mais quente sair o fluido refrigerante na descarga do compressor, maior o "delta T" que será exigido do condensador. Aí, a ventoinha precisa trabalhar mais... ou precisa-se de ventoinha com mais capacidade.
Então, temos dois fatores que melhoram o desempenho: maior "delta P" no compressor e menor "delta T" durante a compressão.
"Conclusão, no meu entendimento, não há necessidade de alterar o projeto do sistema original de ar condicionado do Opala quando se faz a carga com MO49 Plus. A única preocupação é um certo aumento da pressão de descarga, mas isso também ocorreria se fosse usado o R-134a (com toda aquela complicação de limpeza interna do sistema, troca do tipo de óleo, possível troca das mangueiras, acumulador, etc)"
Concordo totalmente.
Um parâmetro muito importante de um sistema de AC é a razão de compressão do compressor. Tipicamente é algo entre 5 e 7. A razão de compressão tem uma relação direta com a relação entra a pressão de descarga e a de sucção.
opala4cc escreveu:Você viu a curvatura da mangueira da foto? Ainda por cima, próxima das prensagens! Só podia rachar!
Sim, o teste de evacuar o sistema e ver se o vácuo se mantém por vários dias é simples. Mas impraticável. Nenhuma oficina via fazer isso...
A minha experiência sobre oficinas de AC automotivo é idêntica à sua: o nível técnico do pessoal é de ruim à precário.
Sim, sei como funciona o diagrama de fases da água. O filtro acumulador/secador ainda assim precisa estar lá como
garantidor de ausência de umidade. Afinal, assim como eu, você sabe como esse pessoal de oficina de AC é ruim. Se o processo de carga for bem feito, a quantidade de água dentro do sistema fica, de fato, desprezável para eficiência do ciclo.
Também penso que o dessecante é usado mais por garantia, não por uma razão mais fundamental. Já vi gente alegando que o vapor de água da atmosfera poderia se infiltrar pelos interstícios moleculares das mangueiras, mas acho que isso não faz muito sentido porque a pressão dentro das mangueiras é muito maior que a externa.
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