Os dispositivos de expansão são extremamente importantes em qualquer sistema de refrigeração e climatização. São eles que, juntamente com o compressor, dividem o lado de alta pressão e o lado de baixa pressão do sistema.
Sabemos que, após a seleção correta – e seguindo as boas práticas de instalação, conforme recomendado pelo fabricante –, o dispositivo de expansão fará com que os trocadores de calor (condensador e evaporador) trabalhem sempre em regime de projeto.
Mas, para isso acontecer, é necessário saber o conceito termodinâmico de um dispositivo de expansão e os efeitos que ele causa no sistema.
No geral, o dispositivo de expansão – seja ele qual for – tem a finalidade de promover a queda de pressão e temperatura do fluido refrigerante que vem do condensador e segue para o evaporador.
Na entrada do dispositivo de expansão, o fluido refrigerante deve estar na condição de líquido subresfriado a alta pressão e alta temperatura e, na saída do dispositivo, ocorre uma queda de pressão, proporcionando ao fluido refrigerante uma queda brusca de temperatura.
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No momento em que o fluido refrigerante sai do dispositivo de expansão ocorre o “flash-gás”, que é uma “evaporação instantânea” de uma parcela do fluido, o que auxilia ainda mais na queda de sua temperatura. Esse fenômeno é conhecido como 80-20, pois 80% do fluido está em líquido a baixa pressão e 20% se evapora.
E por que acontece essa queda de pressão? Existem centenas de conceitos teóricos em livros de termodinâmica, para explicar esse fenômeno, mas, de forma resumida, iremos destacar apenas duas situações, envolvendo o tubo capilar e a válvula de expansão termostática:
Tubo capilar – Nesse dispositivo há uma diferença de área entre o diâmetro interno do capilar e o diâmetro da tubulação do evaporador. Utilizando a definição de pressão (P = F / A) e considerando que a força aplicada ao fluido é proveniente do compressor (velocidade fixa), aumentando a área nessa fórmula, você reduz a pressão e, aliado à perda de carga do fluido refrigerante devido ao atrito nas paredes internas do capilar em função do ganho de velocidade, isso auxilia ainda mais essa queda de pressão e, consequentemente, a queda de temperatura.
Válvula de expansão termostática – Utilizando a mesma analogia do conceito de pressão (P = F / A), esse fenômeno é muito similar ao do capilar, ou seja, alterando orifício da VET, haverá uma queda de pressão em função da diferença de área entre o orifício e o diâmetro da tubulação do evaporador. No entanto, na VET acontece o efeito “flash-gás”, proporcionando um melhor desempenho ao sistema.
Se ambos os dispositivos funcionam de forma parecida, qual é a diferença entre eles?
A diferença é que o tubo capilar não controla o superaquecimento do evaporador. Seu delta P é fixo e, quando o sistema desliga, geralmente ele demora para dar a equalização das pressões. Com isso, compressores de baixo torque não conseguem partir. Se for selecionado incorretamente, deve ser substituído.
Já a VET controla o superaquecimento em função da carga térmica do evaporador. Se selecionada incorretamente, geralmente basta trocar o seu orifício (desde que o corpo atenda), e sua capacidade é flexibilizada por pelo menos cinco orifícios diferentes. Quando o sistema desliga por temperatura, sua equalização é muito mais rápida, proporcionando uma sequência de partidas ao compressor, mesmo com baixo torque.
Por mais vantajoso que seja a VET, o preço geralmente é um fator determinante para utilização, principalmente em fabricantes de equipamentos de refrigeração comercial leve.
No entanto, o mercado já tem uma VET da fabricante Sanhua que custa em torno de 45% a menos comparado com a VET convencional. A principal vantagem dessa VET, cujo modelo é RFGB, é que ela foi desenvolvida exclusivamente para refrigeração comercial leve, podendo substituir o tubo capilar de balcões frigoríficos, visa cooler, expositores de bebidas, chopeiras, geladeiras comerciais e freezers.
É possível aplicar com todos os fluidos atuais e sua temperatura de evaporação é mais ampla comparado com tubo capilar. Para saber mais detalhes dessa válvula, veja o vídeo do fabricante:
* Anderson Oliveira é professor e fundador do canal Intac Treinamentos no YouTube
