Wikipédia

Climatização automotiva

A climatização automotiva, ou sistema de condicionamento de ar de automóvel, é um sistema elétrico que trata o ar existente no interior de um automóvel (habitáculo dos passageiros), regulando as condições deste ar em relação a temperatura, umidade e, ventilação, buscando o conforto térmico do condutor e dos passageiros dentro do veículo, durante o deslocamento veicular em locais quentes e úmidos.

Chrysler Imperial de 1953 com ar condicionado de série.

Ocorrem debates sobre como a climatização afeta a eficiência e consumo de combustível, levando em consideração a aerodinâmica, potência e peso do automóvel. Outros fatores, como o sobre-aquecimento do motor de um veículo, também impacta na climatização.[1]

Em 1939, a Packard é a primeira fabricante mundial de automóveis a introduzir este sistema no automóvel. Não era eficiente, sem uso de termostato e sem mecanismo automático de desligamento emergêncial.[1]

A maioria dos sistemas condicionadores usavam sistema de aquecimento separado com um compressor montado junto ao motor, acionado pela cambota e correia, o evaporador instalado no bagageiro para distribuir o ar refrigerado via sistema de respiradouros no interior no habitáculo de passageiros. Na década de 1950 o sistema é totalmente montado na parte frontal do veículo.[2][3][4][5][6]

Atualmente, este tipo de condicionador de ar trabalha com um sistema de compressão de vapor, que faz com seja retirado o calor presente no habitáculo dos passageiros, provocando a redução na temperatura e conforto térmico.[7]

História editar

Em 1933, uma empresa na cidade de Nova Iorque (Estados Unidos), ofereceu pela primeira vez a instalação de um aparelho climatizador de ar para carros. A maioria de seus clientes possuía limusines e carros de luxo.[8] Em outubro de 1935, Ralph Peo, da indrústria Houde Engineering, na cidade nova-iorquina de Buffalo (Nova Iorque), solicitou um registro de patente para uma "Unidade de resfriamento de ar para automóveis" (patente 2 099 227), concedida em novembro de 1937.

Em 1939, a fabricante Packard tornou-se o primeiro fabricante de automóveis a oferecer um climatizador em seus carros, na forma de item opcional, onde a instalação era através do pagamento adicional de 274 dólares[9] (o opcional foi descontinuado após 1941).[10] Essas unidades volumosas foram fabricadas pela "Bishop and Babcock Weather Conditioner" (B&B), de Cleveland (Ohio) e encomendadas para aproximadamente dois mil automóveis.[11] Esta também incorporou um aquecedor. Os carros encomendados com esta opção foram enviados das instalações do East Grand Boulevard da Packard para a fábrica da B&B onde a conversão foi realizada.

O sistema de climatização da Packard não foi comercialmente bem sucedido porque: o sistema ocupava metade do espaço do porta-malas; foi substituído por sistemas mais eficientes nos anos pós-guerra; não tinha o sensor termostato ou mecanismo de desligamento, além de desligar o ventilador o ar frio às vezes ainda entrava no carro devido a correia de transmissão estava continuamente conectada ao compressor; o preço era inacessível para a maioria das pessoas na América da depressão/pré-guerra.

O Chrysler Imperial de 1953 foi um dos primeiros automóveis de produção em doze anos a oferecer um climatizador moderno como opção, seguindo experimentos de Packard em 1940 e Cadillac em 1941.[12] Walter Chrysler tinha visto a invenção do condicionador de ar Airtemp na década de 1930 para o Chrysler Building, e o ofereceu em carros em 1942 e novamente em 1952.

Em 1953, os automóveis Cadillac, Buick e Oldsmobile adicionaram um climatizador como opção em alguns de seus modelos.[13] Todos esses sistemas Frigidaire usavam componentes separados no motor e no porta-malas.[14][15]

Em 1954, o Nash Ambassador foi o primeiro automóvel americano a ter um sistema de aquecimento, ventilação e resfriamento totalmente integrado,[16][17] chamado de "All-Weather Eye".[18] A corporação Nash-Kelvinator usou sua experiência em refrigeração para apresentar o primeiro sistema de aquecimento e climatização compacto e acessível da indústria automobilística, opcional para os modelos Nash.[19] Possuía um único controle termostático, com uma opção de climatização do passageiros bom e extremamente barato,[20] com aberturas montadas no painel.[21] Este foi o primeiro sistema em massa com controles no painel e uma embreagem elétrica.[22] Todos os seus componentes eram instalados na área do capô.[23] O layout alternativo unificado iniciado por Nash "tornou-se uma prática estabelecida e continua a formar a base dos modernos e mais sofisticados sistemas automáticos de controle climático".[24]

Funcionamento editar

 

O sistema de climatização veicular é formado basicamente por 4 componentes: compressor, condensador, dispositivo de expansão e, evaporador.

 

O ciclo termodinâmico que ocorre no interior dos veículos começa com o fluido refrigerante no estado gasoso a uma temperatura próxima de 0°C. O compressor, que está acoplado ao motor, comprime o fluido rapidamente (compressão adiabática), fazendo com que a temperatura e a pressão aumentem; esta fica próxima do ponto de saturação (ponto no qual o gás fica no limite de sofrer uma transformação de estado) e aquela se eleva para aproximadamente 80°C. Após isso, o fluido, que está à alta temperatura e pressão, é levado ao condensador, onde troca calor com o meio externo. Como as temperaturas externas não são superiores a temperatura do fluido, este perde calor, liquefazendo-se. A seguir, o fluido sai do condensador no estado liquido e à temperatura relativamente alta, deslocando-se para o dispositivo de expansão, que, como o próprio nome já diz, expande o gás, fazendo com que a temperatura e a pressão sejam bruscamente reduzidas. A temperatura muda para aproximadamente 0°C. Finalmente, o gás é levado ao evaporador, que se localiza próximo ao painel do veículo, onde o fluido, por estar a uma temperatura inferior ao ambiente interno do automóvel, retira calor deste, o que proporciona a evaporação do fluido e a redução da temperatura interna do automóvel. Em seguida, o fluido volta para o compressor, repetindo o ciclo.[25][26]

Componentes editar

Fluido refrigerante editar

Inicialmente era utilizado o fluido de refrigeração/fluido refrigerante CFC-12 (clorofluorocarboneto baseado em carbono) nos sistemas de climatização, mas por afetar a camada de ozônio foi substituído por HFC-134a (hidrofluorocarboneto), além de ser não inflamável e não tóxico.[25][26]

 

Compressor editar

 Ver artigo principal: compressor

Este componente é ligado ao motor, e assim influencia no consumo de combustível do veículo, pois este quando é ligado “rouba” parte da energia produzida durante a queima do combustível e afetando a potência do veículo, principalmente em veículos com menor cilindrada (automóvel 1.0), além de aumentar a carga sobre o motor devido seu peso.[27]

Condensador editar

 Ver artigo principal: Condensador (química)

O condensador é possicionado em um local onde passa um bom fluxo de ar, pois o ar que vem do exterior faz a liquefação do fluido de refrigeração HFC-134a que passa pelos tubos metálicos de alumínio e aletas deste componente.[27] Somado a isso, o condensador possui ventoinhas, que serão acionadas quando o fluxo/ventilação for pequena para mudar o fluido de fase: por exemplo, quando o veículo está parado. Inicialmente, os tubos eram feitos com ferro e cobre, mas foi substituido pelo alumínio, por ter menor massa e facilidade de reciclagem.[27]

Dispositivos de expansão editar

Existem dois tipos comuns deste componente, a válvula de expansão (termostato) e tubo de orifício, que tem a mesma função: reduzir a pressão e temperatura do fluido refrigerador (que está no estado líquido) que está saindo do condensador, condições ideais para passar no evaporador.[27]

Evaporador editar

 Ver artigo principal: evaporador

Este é o local onde é feito a evaporação do fluido de refrigeração.[27] O evaporador possui estrutura semelhante ao condensador, pois ambos fazem trocas de calor, fazendo a mudança de estado do fluido, com a diferença é que este no interior do componente está em baixa temperatura.[27] Dentro do evaporador a temperatura é menor que a temperatura do interior do veículo, fazendo com que o calor passe ao fluido evaporando-o.[27]

Dispositivos auxiliares editar

O evaporador e o condensador possuem mecanismos que auxiliam no bom funcionamento do ciclo da climatização.[27] São os mecanismos de separação de vapor e o acumulação de líquido, posicionados respectivamente na saída do condensador e na saída do evaporador: o primeiro faz que apenas o fluido em estado líquido chegue na válvula de expansão e, o segundo faz com que apenas o fluido em estado gasoso chegue ao compressor.[25][26][27]

 
Ciclo de climatização veicular e a Segunda Lei da Termodinâmica.

O condicionador de ar automotivo e a 2ª Lei da Termodinâmica

Conforme a Segunda Lei da Termodinâmica:

 

onde "Qh" e "Qc" são, respectivamente,os calores liberados e retirados dos reservatórios quente e frio; e W é o trabalho realizado/fornecido.

No sistema de climatização automotiva:

  • "Qh" é o calor liberado no condensador.
  • "W" é o trabalho realizado pelo compressor.
  • "Qc" é o calor recebido pelo evaporador.

O calor liberado pelo veículo é, em um ciclo real, maior que a soma do trabalho e do calor retirado do interior do automóvel, principalmente devido ao atrito no interior das tubulações, à influência da radiação solar, etc.[25][26]

 
Sistema básico do climatizador de um veículo

Ver também editar

Referências

  1. ↑ a b «Mecatrónica Wiki». idoc.pub (em inglês). Consultado em 4 de outubro de 2023 
  2. ↑ Michigan Fast Facts and Trivia
  3. ↑ Air Conditioning and Refrigeration Timeline, National Academy of Engineering
  4. ↑ Air Conditioning and Refrigeration History - part 4, National Academy of Engineering
  5. ↑ ALDER, Dennis, Packard, MBI Publishing Company,2004
  6. ↑ NUNNEY, Malcolm J., Light and Heavy Vehicle Technology, Elsevier Science & Technology Books, 2006
  7. ↑ «Manutenção de Ar Condicionado Automotivo». Speed Car. 24 de fevereiro de 2020. Consultado em 4 de outubro de 2023 
  8. ↑ «First Air Conditioned Auto». Popular Science. 123 (5): 30. Novembro de 1933. Consultado em 16 de abril de 2015 
  9. ↑ «Michigan Fast Facts and Trivia». 50states.com. Consultado em 16 de abril de 2015 
  10. ↑ Adler, Dennis (2004). Packard. [S.l.]: MBI Publishing. ISBN 9780760319284 
  11. ↑ Adler, Dennis (2004). Packard. [S.l.]: MBI Publishing. ISBN 9780760319284 
  12. ↑ Langworth, Richard M. (1994). Chrysler and Imperial: The Postwar Years. [S.l.]: Motorbooks International. ISBN 0-87938-034-9 
  13. ↑ «1953 Cadillac Brochure». oldcarbrochures.org. p. 5. Consultado em 16 de abril de 2015. Arquivado do original em 7 de fevereiro de 2015 
  14. ↑ «1953-Buick Heating and AC Folder». oldcarbrochures.org. pp. 10–11. Consultado em 16 de abril de 2015. Arquivado do original em 7 de fevereiro de 2015 
  15. ↑ «1953 Oldsmobile Brochure». oldcarbrochures.org. p. 23. Consultado em 16 de abril de 2015. Arquivado do original em 7 de fevereiro de 2015 
  16. ↑ «Nash Low Cost Air Conditioner Cools or Heats by Turning Knob». Popular Mechanics. 101 (5): 86. Maio de 1954. Consultado em 16 de abril de 2015 
  17. ↑ «One Control Heating Cooling». Motor. 101: 54. 1954. Consultado em 16 de abril de 2015 
  18. ↑ «News of the Automotive World – Nash Air Conditioner Combines Heating, Cooling, and Ventilating». Automotive Industries. 110: 86. 1954. Consultado em 16 de abril de 2015 
  19. ↑ Gunnell, ed. (1987). The Standard Catalog of American Cars 1946–1975. [S.l.]: Krause Publications. ISBN 978-0-87341-096-0 
  20. ↑ Stevenson, Heon J. (2008). American Automobile Advertising, 1930–1980: An Illustrated History. [S.l.]: McFarland. ISBN 978-0-7864-3685-9. Consultado em 16 de abril de 2015 
  21. ↑ Binder, Al; the Ward's staff (2 de fevereiro de 2001). «Rearview Mirror». Ward's AutoWorld. Consultado em 16 de abril de 2015. Cópia arquivada em 24 de novembro de 2011 
  22. ↑ Daly, Steven (2006). Automotive Air-Conditioning and Climate Control Systems. [S.l.]: Elsevier Science & Technology Books. ISBN 978-0-7506-6955-9. Consultado em 16 de abril de 2015 
  23. ↑ Wolfe, Steven J. (2000). «HVAC Time Line». Refrigeration Service Engineers Society Twin Cities Chapter. Consultado em 16 de abril de 2015. Cópia arquivada em 21 de novembro de 2009 
  24. ↑ Nunney, Malcolm J. (2006). Light and Heavy Vehicle Technology. [S.l.]: Elsevier Science & Technology Books. ISBN 978-0-7506-8037-0 
  25. ↑ a b c d http://www.automotiva-poliusp.org.br/wp-content/uploads/2013/02/moura_marcelo.pdf
  26. ↑ a b c d http://www.automotiva-poliusp.org.br/wp-content/uploads/2013/02/santos_eduardo.pdf
  27. ↑ a b c d e f g h i «Sistema De Ar Condicionado». Safety Car AutoCenter. Consultado em 4 de outubro de 2023 
 
O Commons possui uma categoria com imagens e outros ficheiros sobre Climatização automotiva

Ligações externas editar

Obtida de "https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Climatização_automotiva&oldid=67385266"