Qual a função do dispositivo de estrangulamento em um sistema de refrigeração por compressão de vapor? Quais tipos de dispositivos e quais diferenças entre eles?

Passo 1

O enunciado pede para entender o papel do dispositivo de estrangulamento (ou de expansão) num ciclo de refrigeração por compressão de vapor e conhecer seus tipos e diferenças. O conteúdo aqui envolve termodinâmica de ciclos de refrigeração e controle de fluxo de refrigerante.

Passo 2

Em linhas gerais, o dispositivo de estrangulamento tem duas funções principais:
1. Separar o lado de alta pressão ( Pa<a) do lado de baixa pressão ( Pbaixa) no circuito.
2. Promover a queda brusca de pressão do refrigerante, fazendo com que parte do fluido evapore (flash gas) e alcance o evaporador numa mistura de líquido e vapor a baixa temperatura.
Esse processo é aproximadamente isoentálpico, ou seja, ocorre a pressão decresce mantendo-se quase constante a entalpia específica ( happroxconstante).

Passo 3

Os principais tipos de dispositivo de estrangulamento são:
– Tubo capilar (capilar): um tubo de diâmetro interno muito pequeno e comprimento calculado; não regula automaticamente e é de custo baixo.
– Orifício fixo (lamela ou disco calibrado): possui um ponto de estrangulamento de área fixa; comportamento similar ao capilar, mas mais compacto.
– Válvula de expansão termostática (TXV, do inglês “Thermostatic Expansion Valve”): regula a área de passagem de acordo com a temperatura do bulbo sensível, mantendo uma sobreaquecimento (superheat) constante no evaporador.
– Válvula de expansão automática (AXV ou EXV): regula a vazão com base na pressão de evaporador e na mola interna, mantendo quase constante a pressão de evaporação.
– Válvula de expansão eletrônica (EEV): usa atuador eletrônico e sensores de pressão/temperatura para controlar com precisão o superheat.

Passo 4

As diferenças entre esses dispositivos estão em:
– Grau de controle: capilar e orifício fixo são “abertos” sempre na mesma área; TXV e AXV ajustam-se automaticamente; EEV oferece controle mais preciso por algoritmo.
– Resposta a variações de carga térmica: capilar/ou orifício fixo exigem projeto para faixa estreita de operação; TXV/AXV acomodam variações médias; EEV lida bem com ampla faixa de cargas.
– Complexidade e custo: capilar e orifício fixo são os mais simples e baratos; TXV/AXV têm componentes mecânicos extras (molas, bulbo); EEV exige eletrônica e software.
– Precisão e eficiência: TXV e principalmente EEV mantêm superheat ideal, melhorando a eficiência e protegendo o compressor contra entrada de líquido.

Resposta

A função do dispositivo de estrangulamento é separar alta e baixa pressão, reduzindo rapidamente a pressão do refrigerante e promovendo a expansão isoentálpica que leva parte do fluido a evaporar antes do evaporador.
Tipos e diferenças:
bul<=t Tubo capilar e orifício fixo – área constante, baixo custo, sem regulação automática.
bul<=t Válvula termostática (TXV) – regula vazão via bulbo sensível à temperatura, controla superheat.
bul<=t Válvula automática (AXV/EXV) – regula pela pressão de evaporador e mola interna, mantém pressão de evaporação.
bul<=t Válvula eletrônica (EEV) – controle eletrônico preciso de vazão e superheat, maior eficiência e adaptabilidade.

Exercícios relacionados