Aprenda a fazer o teste de superaquecimento em um sistema de refrigeração

Em clima de recomeço, os primeiros dias do ano são sempre uma boa época para planejar. Contudo, para que nada atrapalhe nossos planos, é importante se atentar a assuntos importantes que acabam sendo esquecidos na rotina do dia a dia, e um deles é o teste de superaquecimento nos sistemas de refrigeração.

Para manter a maior capacidade e funcionamento do equipamento, é necessário que ele esteja balanceado, e quem é refrigerista sabe muito bem a importância do teste de superaquecimento para garantir que a vida útil dos equipamentos não seja afetada.

Não existe segredo, o ponto crítico que pode ser verificado é o superaquecimento na sucção. Então, vamos relembrar o passo a passo de como fazer esse teste? 

  1. É necessário medir a pressão de sucção na válvula de serviço do compressor e determinar a temperatura de saturação correspondente à essa pressão, por meio de régua ou tabela;
  1. Depois, medir a temperatura na linha de sucção aproximadamente a 15 centímetros antes do compressor, utilizando um termômetro de contato;
  1. Após isso, subtrair a temperatura de saturação da temperatura da linha de sucção. Essa diferença é o superaquecimento.

É recomendável que o superaquecimento no compressor esteja entre 1ºC e 25°C durante a partida e os ajustes iniciais. Em regime normal de operação, esse valor deve variar entre 10ºC e 15°C.

E lembre-se: superaquecimento muito baixo pode resultar em líquido retornando ao compressor e também no rompimento das válvulas de sucção e/ou descarga, devido ao golpe de líquido.

Além do mais, superaquecimento muito alto resulta em altas temperaturas de descarga e carbonização do óleo, falta de resfriamento do motor elétrico do compressor e diminuição da capacidade do sistema. Caso haja necessidade de ajuste do superaquecimento na sucção, a válvula de expansão no evaporador deve ser regulada a fim de corrigi-lo. Caso o sistema de expansão do gás refrigerante for por capilar ou pistão, completar ou retirar o gás refrigerante. Agora que o teste foi realizado, a dica é sempre manter o sistema em ordem e operante em boas condições na maior parte do tempo. Assim, garantimos o bom funcionamento do aparelho e, principalmente, manter a saúde dos equipamentos.

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Guia básico para compreender o superaquecimento

Considerado por muitos como um cálculo complicado, o superaquecimento é, na verdade, a diferença entre dois valores. O termo “aquecimento” causa confusão aqui, já que esse cálculo pode ter resultado negativo.

Uma coisa pode estar a -23 ºC e ainda estar superaquecida. Estamos falando de uma diferença entre temperaturas, não um valor absoluto.

Assim como o sub-resfriamento, compreender e calcular o superaquecimento pode ser um pouco difícil para os refrigeristas novatos, porque a maioria não entende o seu real significado.

O superaquecimento é, provavelmente, o termo técnico mais comentado e, ao mesmo tempo, um dos mais incompreendidos entre profissionais da área de HVAC-R.

Ele é medido através da diferença entre a temperatura real do vapor do fluido refrigerante em um determinado ponto e a temperatura de saturação da substância.

O cálculo correto do superaquecimento exige que o técnico verifique a pressão e a temperatura simultaneamente no mesmo local e, como sabemos, nem sempre é fácil fazer uma leitura de pressão no local do bulbo remoto junto com a temperatura.

Dicas úteis

O superaquecimento diz a um técnico até onde o líquido está chegando através do evaporador. Um superaquecimento maior significa que o líquido está passando menos pela serpentina antes de virar vapor completamente, e um superaquecimento menor significa que o líquido está avançando mais pela serpentina.

Um superaquecimento maior do que o apropriado resulta em baixa capacidade do sistema e em superaquecimento do compressor, enquanto um superaquecimento baixo ou de zero pode resultar em excesso de refrigerante e danos no compressor.

Quando um técnico mede um superaquecimento negativo, esse é um bom momento para checar suas as leituras. Lembre-se sempre que uma medição de superaquecimento depende de valores exatos de pressão e temperatura. Por isso, ferramentas de alta qualidade com a calibragem correta são indispensáveis.

Em geral, há três coisas que os refrigeristas iniciantes devem saber sobre o superaquecimento. Primeiramente, todos devem saber como medi-lo, porque determinar a eficácia do funcionamento do evaporador exige a medição do valor de superaquecimento na saída. Também é preciso saber os valores corretos de superaquecimento na saída do evaporador e na entrada do compressor – diferentes aplicações são projetadas em torno dos diferentes valores de superaquecimento no evaporador. Por fim, todos devem entender o que significa superaquecimento.

A pressão é a leitura mais difícil de ser registrada, porque nem sempre há uma válvula de pressão na extremidade do evaporador.

Ajustar o superaquecimento em um sistema com tubo capilar é muito diferente de um sistema com válvula de expansão termostática (TXV, em inglês), já que a pressão no cabeçote afetará muito o superaquecimento. Após o ajuste, é importante deixar o sistema operando por tempo suficiente até se estabilizar – algo entre 10 minutos – para então determinar quais alterações foram feitas.

Erros comuns

O cálculo adequado do superaquecimento é importante porque, se os refrigeristas não tiverem o superaquecimento correto do evaporador ou do compressor, poderão mandar composto refrigerante líquido ao compressor e arruiná-lo.

Se um técnico medir a pressão no compressor em vez de fazer isso na saída do evaporador, vai obter um valor de superaquecimento mais elevado e, portanto, não real.

À medida que o refrigerante percorre a extensão da linha de sucção, haverá queda de pressão associada ao atrito e/ou restrições causadas por acúmulo de óleo, filtros ou válvulas.

Isso fará com que a pressão no compressor seja menor que a pressão de saída do evaporador. Essa leitura de superaquecimento equivocada, mais alta, pode levar o técnico a ajustar a haste da TXV no sentido anti-horário [aberto] para compensar a leitura imprecisa de alto superaquecimento.

Um erro comum na prática é registrar o superaquecimento quando o sistema não está em um estado estável ou próximo à sua temperatura padrão. Outros erros incluem não saber os valores corretos e não usar um termômetro adequado para medir a temperatura do tubo.

Trabalhar com pressa ou não seguir os procedimentos corretos são os problemas bastante comuns.

Calculando o superaquecimento

Os refrigeristas devem calcular o superaquecimento quando estiverem analisando um problema no sistema ou dando a partida em algum equipamento.

Primeiro, deve-se medir e comparar com os padrões do fabricante ou padrões da indústria. O sistema precisa estar em um estado estável, ou seja, deve estar operando por pelo menos 10 a 15 minutos.

Entre outras boas práticas, também podemos medir a pressão e a temperatura no mesmo local, convertendo a pressão medida para sua temperatura de saturação equivalente e, em seguida, comparar a temperatura de saturação convertida com a temperatura real obtida.

No caso de um sistema com TXV, o cálculo de superaquecimento é usado para verificar a eficiência do evaporador. Já com um tubo capilar, o cálculo é usado para verificar também a carga correta de fluido refrigerante.

O superaquecimento deve ser calculado sempre que uma carga estiver sendo configurada ou iniciada. Há muitas circunstâncias em que os técnicos podem testar um sistema sem conectar o manifold, apenas para reduzir a perda de refrigerante e o risco de contaminação. Mas toda vez que você conectar o manifold, vale a pena verificar o superaquecimento.

Por fim, o refrigerista deve saber que o superaquecimento por si só não é suficiente para fazer um diagnóstico. É geralmente utilizado em conjunto com o sub-resfriamento, pressão de sucção, pressão do cabeçote, amperagem do compressor e outras leituras para chegar a um veredito.

Mas lembre-se: o superaquecimento é apenas uma medida e, embora seja significativa, não devemos desprezar as outras. Enfim, um bom técnico sempre usa todos os seus recursos e faz uma completa inspeção visual do equipamento, além de realizar medições de diagnóstico, como o superaquecimento.

Saiba mais sobre o superaquecimento

Todo fabricante de compressor informa o superaquecimento útil e o superaquecimento total recomendáveis para os seus equipamentos. Mas, afinal, qual a diferença existente entre esses dois parâmetros?

Pois bem, o superaquecimento útil é a variação de temperatura sofrida pelo fluido refrigerante durante o processo de evaporação, momento em que acontece um ganho de calor latente.

Esse valor é obtido subtraindo-se a temperatura de evaporação da temperatura de sucção, tomando sempre como base medições feitas na saída do evaporador.

Normalmente, essa marca varia entre 3 K e 7 K, causando retorno de líquido ao compressor e arraste de óleo excessivo quando fica abaixo disso, assim como perda de rendimento do evaporador somado à possível carbonização do lubrificante, se for além do limite.

Mas a gente deve se lembrar que o fluido refrigerante continua se aquecendo quando sai do evaporador e percorre as tubulações do sistema.

Por isso, é igualmente importante apurar o superaquecimento total, obtido com a subtração da temperatura de evaporação da temperatura de sucção, com as medições sendo realizadas na entrada do compressor.

Conhecidos esses dados, chega a hora de um cálculo final para garantir que tudo esteja funcionando bem na sua instalação, o chamado superaquecimento inútil, obtido da diferença entre superaquecimento total e superaquecimento útil.

Quando o resultado dessa conta é muito alto, na casa dos 12 K, por exemplo, isso pode ser sinal de problemas no isolamento térmico das tubulações. E se a válvula não responder à regulagem, mesmo estando totalmente aberta, seu orifício está pequeno, devendo ser substituído por um número maior.

Já se o superaquecimento estiver entre 8 K e 11 K, a gente deve abrir a haste de ajuste da válvula girando meia volta no sentido anti-horário, procedimento que deixa passar maior quantidade de fluido refrigerante e diminui o superaquecimento. Feito isso, a dica é aguardar de 10 a 15 minutos, até que a leitura de temperaturas se estabilize.

Outra possibilidade é o superaquecimento não ser atingido. Nesse caso, abra mais ¼ de volta a haste de ajuste da válvula. Aguarde novamente e repita esse procedimento, até obter o superaquecimento desejado.

Já se o valor da saída do evaporador for igual ou mais baixo que a temperatura de vapor saturado, o procedimento deve ser inverso, isto é, a válvula precisa ser girada no sentido horário. Caso o ajuste ainda deixe a desejar, a válvula de expansão pode estar com um orifício acima do necessário, devendo ser substituído por um número menor.

Bem, agora que você relembrou esses conceitos tão usados em nossa área, mãos à obra, porque não faltam por aí sistemas precisando de um bom diagnóstico de superaquecimento.

Esse tema é bastante importante para o nosso trabalho e vamos voltar a abordá-lo em textos futuros.

Superaquecimento, um cálculo fundamental

Nós, refrigeristas, sabemos o quanto é o importante apurar o superaquecimento de um sistema, pois deste cálculo depende não só o bom funcionamento, como também a vida útil do compressor.

Por isso, sempre vale a pena relembrar o que é esse conceito e como colocá-lo em prática no dia a dia.

Primeiramente, superaquecimento é a quantidade de calor absorvida pelo fluido até a sua saturação. Em outras palavras, conhecer esse parâmetro significa saber exatamente o quanto de calor o fluido absorveu no evaporador, transformando-se em vapor e voltando ao compressor.

Se esse vapor retorna muito quente, o compressor corre o risco de travamento, devido à carbonização do óleo.

Mas como fazer essa medição? Bem, a primeira providência é estar equipado com manifold, termômetro de contato ou eletrônico, fita ou espuma isolante e tabela de relação pressão x temperatura de saturação do refrigerante utilizado no sistema.

Depois, coloque o sensor de temperatura em contato com a tubulação de sucção a 150 mm da entrada da unidade condensadora. A superfície deve estar limpa e a medição ser feita na parte superior do tubo, para evitar leituras falsas. Lembre-se: precisa recobrir o sensor com espuma ou fita para isolá-lo da temperatura ambiente.

O passo seguinte é instalar o manifold na tubulação de sucção e, com as condições de funcionamento estabilizadas, ler a pressão, obtendo a temperatura de evaporação saturada na tabela do respectivo fluido refrigerante.

Na sequência, leia a temperatura de sucção, faça várias leituras e calcule a sua média, que será o valor a ser considerado.

Agora é só subtrair a temperatura de evaporação saturada da temperatura de sucção para achar o superaquecimento, que se estiver entre 5ºC e 7°C, de acordo com os parâmetros da Norma ARI 210, significa uma correta carga de refrigerante.

Caso o superaquecimento esteja abaixo dessa faixa, é preciso retirar refrigerante do sistema do refrigerador, ou freezer. Se, ao contrário, estiver acima, é necessário completá-lo.

Pronto, espero ter ajudado os colegas a relembrar essa operação relativamente simples, mas que é tão importante para a qualidade do nosso trabalho.

Conheça as vantagens do sub-resfriamento e superaquecimento

Imagine uma situação bastante comum do nosso dia a dia. Você vai realizar uma ordem de serviço, tira algumas leituras de uma unidade condensadora e descobre que a pressão de sucção está baixa. O que você faz?

Eu sei que na maioria dos casos a resposta vai ser: “adiciono mais refrigerante”. Mas, antes de começar a colocar mais fluido, não seria uma boa ideia confirmar se a baixa quantidade de fluido é mesmo o problema?

Para fazer o diagnóstico correto é preciso considerar as três principais causas deste tipo de problema e conferir o sub-resfriamento e o superaquecimento do sistema. Então vejamos:

CAUSA Nº 1: Calor insuficiente enviado ao evaporador

Isso pode ser provocado por baixo fluxo de ar (filtro sujo, tubulação limitada ou com tamanho inferior ao ideal, acúmulo de poeira e impurezas na ventoinha), além de sujeira ou uma obstrução na bobina do evaporador.

Bom, a análise do superaquecimento indicará se a baixa sucção é causada por calor insuficiente enviado ao evaporador. Para checar o superaquecimento, prenda um termômetro na linha de sucção com a finalidade de medir a temperatura do cano. Não utilize um termômetro infravermelho para esta tarefa. Então, meça a pressão de sucção e verifique a temperatura correspondente no gráfico de temperatura/pressão. Por fim, subtraia os dois valores para chegar ao superaquecimento.

Por exemplo, uma pressão de sucção de 68 psi em um sistema com R-22 é convertido para 40 °F (4,5 ºC). Digamos que a temperatura da linha de sucção seja de 50 °F (10 ºC). Ao subtrairmos os dois números temos 10 ºF (5,5 ºC) de superaquecimento. Essa diferença para a maioria dos sistemas deve ser de aproximadamente 5,5ºC medido no evaporador; e de 11 ºC a 14 ºC perto do compressor.

Se a pressão de sucção for de 45 psi (que é convertido para 22 ºF ou -5,5 ºC na tabela), e a temperatura de sucção for de 32 ºF (0 ºC) o sistema ainda possui 10 ºF ou 5,5 ºC de superaquecimento. O fato de essas leituras serem normais indica que a baixa pressão de sucção não é causada por baixo volume de refrigerante, mas sim calor insuficiente enviado para o evaporador.

CAUSA Nº2: Aparelho de medição com defeito, obstruído ou abaixo do tamanho recomendado

Digamos que um sistema tenha 45 psi de pressão de sucção (convertido para 22 ºF ou -5,5 ºC) e 68 ºF (20 ºC) de temperatura na linha de sucção, o superaquecimento é de 46 ºF (25,5 ºC). Isso indica baixa quantidade de refrigerante no evaporador. Porém, antes de adicionar mais refrigerante, confira o sub-resfriamento para ter certeza de que o problema não é causado por um aparelho de medição defeituoso, obstruído ou abaixo do tamanho recomendado.

Enquanto o superaquecimento indica a quantidade de refrigerante que está no evaporador (o superaquecimento alto indica insuficiência, e o baixo é sinal de excesso), o sub-resfriamento mostra a quantidade de refrigerante no condensador.

O sub-resfriamento em sistemas que utilizam uma válvula de expansão termostática (VET) deve ser de aproximadamente 10 ºF (5,5 ºC) a 18 ºF (10ºC). Um sub-resfriamento mais alto indica excesso de refrigerante se acumulando no condensador.

Em sistemas VET com superaquecimento elevado, certifique-se de verificar o sub-resfriamento, conforme o refrigerante é adicionado. Se o superaquecimento não muda e o sub-resfriamento aumenta, o problema é com o dispositivo de medição. No caso de uma VET, é provável que a cabeça precise ser substituída.

Para averiguar o sub-resfriamento, posicione um termômetro na linha de líquido perto do condensador. Pegue a pressão da cabeça e verifique a temperatura correspondente na tabela. Subtraia os dois valores para chegar ao sub-resfriamento.

Por exemplo, 275 psi de pressão na cabeça em um sistema com R-22 tem uma temperatura correspondente de 124 ºF (51 ºC). A temperatura na linha de líquido é de 88 ºF (31 ºC). A diferença dos dois valores é de 36 ºF (20 ºC). Superaquecimento e sub-resfriamento elevados indicam um problema com o instrumento de medição.

Lembre-se sempre que o sub-resfriamento não aumenta nos sistemas com linha receptora líquida, uma vez que o líquido extra vai encher o receptor em vez de reforçar o condensador.

Receptores são raros em aparelhos de ar-condicionado, mas muito comuns em pequenos sistemas de refrigeradores como freezers em formato câmara fria. Se um sistema com receptor tem superaquecimento elevado e o visor da linha de líquido está cheio (sem bolhas), cheque o aparelho de medição.

Se o visor apresenta bolhas, o sistema pode estar com quantidade insuficiente de refrigerante, ou o filtro secador da linha de líquido pode estar obstruído.

CAUSA Nº 3: Quantidade insuficiente de refrigerante

De fato, há alguns casos em que a baixa pressão de sucção é causada por volume baixo de refrigerante. Se o superaquecimento é alto e o sub-resfriamento é baixo, a quantidade de refrigerante provavelmente será baixa. Apenas tenha em mente duas coisas: primeiro, encontre e conserte o vazamento. Segundo, monitore ambos – o superaquecimento e o sub-resfriamento – à medida que você acrescenta refrigerante, para evitar o excesso de carga.

Observados todos esses cuidados, parabéns! Seu sistema foi diagnosticado corretamente e tem tudo para voltar a funcionar muito bem.