Dimensionamento de Tubulação de Cobre – Air-Split
Objetivo
O objetivo deste material é fornecer condições de que mecânicos técnicos e
engenheiros envolvidos em projetos e instalação de condicionadores de ar do tipo AirSplit (Sistema Dividido) sejam capazes de determinar o diâmetro da tubulação de
cobre utilizadas na instalação destes equipamentos.
Sabemos bem que em geral os fabricantes dos condicionadores de ar, tipo
split, fornecem os diâmetros para as tubulações utilizadas em seus equipamentos,
mas que muitas vezes existem condições em que os catálogos do fabricante parecem
faltar informações precisas sobre qual diâmetro escolher, para uma determinada
condição de instalação, sendo assim, este conteúdo escrito será muito útil para
solucionar estas dúvidas.
Recomendação
Para que seja mais fácil o entendimento do princípio de determinação do
dimensionamento da tubulação de cobre para condicionador de ar do tipo Air-Split,
que consta neste texto, é recomendável que se leia antes o material técnico publicado
neste Site, da Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” intitulado de “Perda de Carga”.
Tubos de cobre
De maneira geral, o tipo de material empregado para tubulações que
conduzem fluido refrigerante depende da dimensão e da natureza da instalação
frigorífica, do fluido refrigerante usado, do custo dos materiais e de mão de obra.
Contudo, para instalações de condicionadores de ar do tipo split que, como a
maioria das instalações de refrigeração utiliza como fluido refrigerante o R22, o mais
comum é utilizar tubos de cobre.
Observação
O fluido refrigerante R22 é do tipo halogenado. Outros fluidos refrigerantes
dessa família são R134a, R410A, por exemplo.
Os tubos de cobre podem ser escolhidos de acordo com o tipo de tratamento
térmico ao qual o metal foi submetido durante seu processo de fabricação. Esse
tratamento é chamado de têmpera.
Em instalações de condicionamento de ar do tipo split são utilizados os tubos
de cobre de têmpera dura, que são tubos do tipo rígido, vendidos em barras,
conhecidos como tubos do tipo k. Este tipo de tubo, após instalação da tubulação que
normalmente fica aparente, apresenta um bom visual quando a instalação fica pronta.
Os tubos de cobre do tipo têmpera branda, comercializados em rolos,
conhecidos como tubos do tipo L, são muito utilizados nas instalações dos
condicionadores de ar split, devido à facilidade que apresentam durante a instalação,
já que podem ser facilmente dobrados e carregados.
Apesar desses tubos já terem suas medidas padronizadas em mm (milímetros)
no sistema internacional de medidas, é muito comum no Brasil, a comercialização no
antigo sistema britânico, ou seja, em polegada. A tabela a seguir apresenta as
medidas de tubos de cobre do tipo L com suas dimensões em polegadas e em mm.
Dimensões de tubos de Cobre
Diâmetro
Nominal
in
¼
3/8
½
5/8
¾
7/8
1 1/8
1 3/8
1 5/8
2½
2 5/8
3 1/8
3 5/8
4 1/8
5 1/8
6 1/8
Diâmetros
Espessura da
Exterior
mm
Interior
mm
parede do
mm
6
10
12
15
19
22
28
35
42
54
67
79
92
105
130
156
6,35
9,52
12,7
15,58
19,05
22,23
28,58
34,93
41,28
53,98
66,68
79,38
92,08
104,78
130,018
155,58
4,77
7,94
10,92
13,84
16,92
19,94
26,04
32,13
38,23
50,42
62,61
74,80
87,00
99,19
123,83
148,46
0,79
0,79
0,89
1,02
1,07
1,14
1,27
1,40
1,52
1,78
2,03
2,29
2,54
2,79
3,18
3,56
Peso por
metro de
tubo
Kg/m
Área interna
do tubo
mm2
0,1239
0,1946
0,295
0,424
0,539
0,677
0,973
1,316
1,701
2,606
3,69
4,95
6,39
8,0
11,32
15,18
18
50
94
151
225
312
532
811
1148
1997
3079
4395
5944
7727
12041
17311
tubo
mm
Área superficial por metro
de comprimento
Exterior
m2
Interior
m2
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,09
0,11
0,13
0,17
0,209
0,249
0,289
0,329
0,409
0,489
0,0149
0,0249
0,0343
0,0435
0,0531
0,0626
0,0818
0,1009
0,1201
0,1584
0,1967
0,2350
0,2733
0,3116
0,3890
0,4664
Fonte: ASHRAE HANDBOOK – HVAC System 1992
Perda de Carga
Sempre que um fluido se desloca no interior de uma tubulação dois fenômenos
acontecem:
1) o atrito deste fluido com as paredes internas desta tubulação,
2) turbulência do fluido com ele mesmo.
Esse fenômeno faz com que a pressão que existe no interior da tubulação vá
diminuindo gradativamente à medida que o fluido se desloca dentro da tubulação.
Essa diminuição da pressão é conhecida como perda de carga.
A perda de carga diminui a eficiência do sistema frigorífico, fazendo com que o
compressor tenha que executar um maior esforço para movimentar o fluido,
dimuinuindo o seu tempo de vida útil, além de acarretar uma diminuição da
capacidade frigorifica do sistema e aumentar o consumo de energia elétrica.
Como é impossivel evitar a perda de carga, a ASHRAE (American Society of
Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, ou seja, Sociedade Americana
de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado) que é uma
associação de normalização internacionalmente aceita e prestigiada, estabeleceu uma
norma para a máxima perda de carga admitida para as tubulações de refrigeração.
No caso da tubulação de sucção, que emprega fluido refrigerante R-22,
utilizado nas instalações de split, o valor desta perda de carga máxima pode ser
verificada na tabela a seguir.
Perda de Carga
kPa
bar
psi
18
0,18
2,6
Repare que a perda de carga foi fornecida em três unidades diferentes de
pressão Kpa e bar, que são unidades do sistema internacional de medidas e também
em psi que é a extinta unidade do sistema britânico, mas que é ainda utilizada nos
Estados Unidos e pelos técnicos de refrigeração e climatização do Brasil.
É sabido que quanto maior for a velocidade que o fluido refrigerante tem dentro
da tubulação, maior será a perda de carga que isso acarretará.
Você já deve ter percebido que isso é um problema e pode até estar pensando
na seguinte solução: diminuir ao máximo a velocidade do fuido dentro da tubulação a
fim de obter uma diminuição da perda de carga. E para que a velocidade seja
diminuída, basta utilizar tubulações de maior diâmetro.
A solução parece óbvia, mas vai causar um outro problema: sempre que um
compressor está em funcionamento, durante a descarga um pouco de óleo lubrificante
é levado junto com o fluido refrigerante. Esse óleo deve circular por todo o sistema,
passando pelo condensador, pelo dispositivo de expansão, pelo evaporador e
retornando ao compressor. Esse óleo só conseguirá retornar ao compressor se existir
uma velocidade mínima do fluido refrigerante para arrasta-lo junto.
O que determina a velocidade mínima que permitirá que o vapor carregue o
óleo, principalmente quando se tratar de fluxo ascendente, como no caso em que a
unidade evaporadora está abaixo da condensadora, são a viscosidade e a densidade
do óleo e a quantidade de diluição no refrigerante.
Assim, não é possível aumentar o diâmetro da tubulação para diminuir a
velocidade do fluido refrigerante a fim de diminuir a perda de carga, pois poderá
ocorrer que o óleo lubrificante não circule no sistema. Não é possível, também,
diminuir o diâmetro da tubulação para aumentar a velocidade a fim de fazer circular o
óleo lubrificante, pois a perda de carga irá aumentar.
Para resolver esses problemas, foi necessário estabelecer uma velocidade que
venha a atender a ambas as necessidades. Para a linha de sucção as velocidades
recomendadas que devem ser utilizadas para garantir o arraste do óleo em qualquer
condição de carga, são diferenciadas dos trechos horizontais e verticais conforme
pode ser observado na tabela a seguir.
m/s
Linha Horizontal
2,5
Linha Vertical
5,0
Velocidade Máxima
20
Velocidades mínimas recomendadas para a linha de descarga
Quando um equipamento de condionador de ar do tipo split é instalado, essas
recomendações são muito importantes para que seja possível realizar um serviço com
qualidade.
É preciso lembrar que quanto mais longa for a tubulação, devido às distâncias
entre a unidade evaporadora e a unidade condensadora, maior será a perda de
carga que ocorrerá nessa tubulação. Sendo assim, todo o cuidado deverá ser tomado
para a escolha do diâmetro da tubulação.
Na prática, não se consegue, sem a ajuda de instrumentos especiais de
medição de laboratório, medir a velocidade do fluido refrigerante dentro da tubulacao.
Não é possível, também, medir a perda de carga no interior da tubulação sem a ajuda
de manômetros com uma escala muito precisa de leitura. Nesse caso, deve-se seguir
as recomendações de cálculo que vamos estudar a seguir. Esse cálculos para
determinar o diâmetro da tubulação de succão, garantirão que os valores de perda de
carga e velocidade recomendados acima serão alcançados.
Além do comprimento da tubulação determinado pela distância entre as
unidades, as curvas, também chamadas de singularidades, ajudam a aumentar a
perda de carga. Assim, quanto menor for o raio da curva, maior será a perda de
carga. As curvas, na maioria dos casos, podem acarretar uma perda de carga muito
maior do que os trechos retos da tubulação.
Alguns poucos fabricantes de condicionadores de ar do tipo split fornecem
tabelas para correção do diâmetro da tubulação de acordo com a perda de carga que
o aparelho está sofrendo, devido ao comprimento do trecho reto e às curvas existentes
na tubulação. Como isso não é uma regra, vamos apresentar a você uma maneira de
determinar o melhor diâmetro de uma tubulação.
Para poder calcular o melhor diâmetro da tubulaçao a fim de que ela apresente
uma perda de carga e possua uma velocidade dentro dos valores estabelecidos, é
necessário determinar antes o comprimento real da tubulação, conhecido como
Comprimento Equivalente (LEQ)
Todos os tubos têm um comprimento medido em seus trechos retos, definido
como o comprimento real da instalação. Normalmente, os fabricantes de
condicionadores de ar do tipo split utilizam esse valor para informar quantos metros de
tubo é possivel utilizar em seu equipamento. Contudo, esse valor não serve para
calcular a perda de carga de uma instalação, pois, como já foi dito, as curvas também
contribuem em uma grande parcela para a perda de carga.
Para facilitar os cálculos de perda de carga, foi feito um estudo para descobrir o
quanto determinada curva de um tubo de determinado diâmetro causa de perda de
carga nesse mesmo tubo. O estudo revelou que a perda decarga equivale à perda de
um tubo reto de tantos metros de comprimento. Essa relação entre a curva e quanto
ela representa em termos de perda de carga no tubo se ele fosse reto, é conhecida
como comprimento equivalente.
A tabela a seguir mostra a relação entre a curva, o diâmetro do tubo e o
comprimento equivalente, se ele fosse um tubo reto. Nessa tabela são considerados
dois tipos de curva, uma curva pequena e uma curva grande.
Comprimento Equivalente (m)
Diâmetro
Pol
mm
Curva de Raio
Pequeno
Curva de Raio
Grande
3/8
10
1,2
0,9
½
12
1,4
1,0
5/8
15
1,7
1,2
¾
19
2,0
1,4
7/8
22
2,4
1,6
1 1/8
28
0,8
0,6
1 3/8
35
1,0
0,7
1 5/8
42
1,2
0,8
2½
54
1,6
1,0
2 5/8
67
2,0
1,3
3 1/8
79
2,4
1,6
3 5/8
92
3,0
1,9
4 1/8
105
3,7
2,2
5 1/8
130
4,3
2,7
6 1/8
156
5,2
3,0
Fonte: Air Conditioning and Refrigeration Institute
Intuitivamente, pela simples observação, é fácil perceber que um tubo de raio
pequeno causará uma perda de carga maior que uma curva de raio grande. Por isso,
a curva de raio pequeno possui um comprimento equivalente maior que a curva de
raio grande e se ela fosse um tubo reto, teria um comprimento maior para causar a
mesma perda de carga.
Assim, na tabela, é possível verificar que uma curva de raio pequeno com
diâmetro de ¾ de polegada apresenta uma perda de carga do fluido refrigerante
equivalente à passagem por um trecho reto do mesmo tubo com 2,0 m de
comprimento.
Observe um exemplo de uma curva de raio pequeno em uma tubulação de
cobre, representada na ilustração a seguir.
5m
Curva de
Raio Pequeno
2m
Tubo de Cobre Diâmetro ½”
Repare que a ilustração mostra um tubo de cobre de diâmetro de ½ polegada
com trechos retos de 5 m e 2 m, interligados por uma curva de raio pequeno. Para
saber qual é o comprimento equivalente desta instalação, basta saber quantos metros
a curva de raio pequeno representa. Na tabela de comprimento equivalente acima,
você pode observar que para um tubo de ½ polegada uma curva de raio pequeno tem
o comprimento equivalente de 1,4 m. Isso significa que essa curva gerará a mesma
perda de carga que aconteceria se ela fosse um tubo reto de 1,4 m. Assim, o
comprimento equivalente desta tubulação corresponde à soma 5 m + 1,4 m + 2 m,
cujo resultado é de 8,4 m.
Para essa instalação, é possível montar uma tabela que pode ser muito útil
quando se tratar de instalações com muitas curvas e diversos trechos retos.
Tipo
Quantidade
Comprimento
(m)
LEQU
(m)
Trecho Reto Horizontal
-----
5,0
5,0
Trecho Reto Vertical
----
2,0
2,0
Curva Raio Pequeno
1
1,4
1,4
Comprimento Equivalente Total (m)
8,4
Dimensionamento da tubulação de sucção
Quando se fala do dimensionamento da tubulação de sucção, isso se refere ao
dimensionamento do diâmetro da tubulação que transporta o fluido refrigerante na
forma de vapor superaquecido do evaporador até a unidade condensadora. E como
você já estudou neste capítulo, deve se lembrar de que essa tubulação não deve
apresentar uma perda de carga, segundo a norma, maior que 18 kPa (1,8 bar ou 2,6
psi) e deve ter uma velocidade suficiente para arrastar o óleo entre 5,0 m/s a 20 m/s
nos trechos ascendentes, ou seja, de subida da tubulação.
A instalação se torna mais complexa no que se refere ao dimensionamento da
linha de sucção nos trechos ascendentes, ou seja, quando a unidade condensadora se
encontra acima da unidade evaporadora. Essa complexidade se deve ao fato de que o
óleo lubrificante, que se encontra na forma líquida, possui uma densidade maior que o
fluido refrigerante, que está junto dele e que se encontra no estado de vapor
superaquecido. Essa diferença de densidade faz com que o óleo lubrificante tenha a
tendência a permanecer no fundo da tubulação, ou seja, junto ao evaporador. Para
arrasta-lo para cima, é necessário tomar o máximo cuidado com o dimensionamento
da tubulação de sucção ascendente.
Para dimensionar a tubulação de sucção, levando em consideração a
capacidade do condicionador de ar split, o comprimento equivalente da tubulação,
considerando a máxima perda de carga admisível e com velocidades recomendadas,
você utilizará a tabela de referência Capacidade da Linha de Succao a seguir
Repare que a primeira coluna desta tabela refere-se ao comprimento
equivalente (LEQU) em metros da tubulação de sucção, calculado da maneira como já
foi apresentado nesse capítulo.
A segunda coluna (∆P) refere-se à perda de carga que está ocorrendo dentro da
tubulação de sucção. Os valores desta coluna são dados em kPa, lembrando que a
máxima perda de carga que pode ocorrer é de 18 Kpa. Esse valor está marcado em
negrito na tabela. As perdas de carga menores que 18 kPa são ideais para um bom
projeto, pois quanto menor for a perda de carga, mais eficiente se tornará o sistema
frigorífico. Perdas de carga que apresentam valores superiores a 18 kPa, como por
exemplo 25 kPa, devem ser evitados a todo custo.
Da terceira até a sétima coluna estão contidos os diâmetros das tubulações de
sucção para as capacidades das unidades split em BTU/h.
Observe que, das colunas em negrito dentro da tabela nas quais faltam os
números com as capacidades em BTU/h, foram retirados os valores das capacidades,
pois para estas condições de um determinado comprimento equivalente, para se
conseguir uma determinada perda de carga com este diâmetro de tubulação,
as
velocidades do fluido refrigerante seriam menores que 5,0 m/s ou maiores que 20
m/s.
Capacidade da Linha de Sucção
R-22 - BTU/h
Transportando Vapor Superaquecido de Refrigerante R-22 do Evaporador para o
Compressor
Diâmetro Nominal do Tubo de Cobre (polegada)
LEQU
3/8
1/2
5/8
3/4
7/8
∆P
3
3993
9329
17497
29787
45976
6
5826
13573
25408
43189
66583
3
12
8468
19677
36770
18
10521
24412
25
12532
3
2728
6390
12009
20476
31644
6
3993
9329
17497
29787
45976
6
12
5826
13573
25408
43189
66583
18
7254
16874
31554
53589
82559
25
8656
20110
37575
3
16421
25396
6
7480
14045
23932
36966
9
12
4673
10904
20435
34767
53636
18
5826
13573
25408
43189
66583
25
6959
16192
30286
51443
79264
3
21713
6
12009
20476
31644
12
12
3993
9329
17497
29787
45976
18
4983
11622
21773
37033
57120
25
5956
13874
25970
44140
68044
3
6
10631
18136
28040
15
12
3534
8262
15506
26410
40781
18
4412
10299
19307
32855
50696
25
5277
12302
23041
39181
60422
3
6
16421
25396
18
12
7480
14045
23932
36966
18
3993
9329
17497
29787
45976
25
4778
11148
20890
35536
54820
3
6
23352
21
12
6875
12915
22015
34014
18
3670
8578
16096
27412
42323
25
4393
10255
19224
32715
50481
3
6
21713
24
12
12009
20476
31644
18
3411
7976
14972
25505
39388
25
4084
9538
17887
30448
46994
3
6
27
12
11261
19206
29689
18
7480
14045
23932
36966
25
3829
8946
16783
28577
44115
3
6
30
12
10631
18136
28040
18
7061
13263
22604
34922
25
3614
8448
15853
26999
41686
Nota: Valores baseados em Temperaturas de Evaporação de 4 oC e
o
Condensação 40 C, com Superaquecimento e Subresfriamento de 5 K
LEQU = Comprimento Equivalente (m)
P= Perda Total de Pressão (kPa)
Fonte: Apostila Tabelas Técnicas de TMF IV – Prof. Valter Rubens Gerner
Exemplo 1
Para que você compreenda melhor o uso da tabela, vamos imaginar um
exemplo prático. Imaginemos um ambiente em que você constatou a necessidade da
instalação de um condicionador de ar de 12.000 BTB/h, conforme representação
esquemática a seguir.
Repare que a unidade condensadora está instalada abaixo da unidade
evaporadora. Lembre-se que esta condição é favorável, pois facilita o retorno do fluido
refrigerante. O fabricante da unidade condicionadora tipo Split recomenda em seu
manual de instalação a utilização de uma tubulação de sucção com diâmetro de ½
polegada. Vamos verificar se esta recomendação está correta. Para facilitar os nossos
cálculos, vamos seguir a seguinte ordem:
1 – Determinar o comprimento equivalente
Na ilustração, você percebe que existem:
7,0 m de tubo reto (6,0 + 0,5 + 0,5)
04 cotovelos longos (1 na saída do evaporador, 1 na saída do condensador e 2
no sifão invertido)
Utilizando a tabela de comprimento equivalente e construindo uma tabela para
o comprimento equivalente total da instalação, determinamos que:
Tipo
Trecho Reto Horizontal
Quantidade
Comprimento
(m)
LEQU
(m)
2
0,5
1,0
Trecho Reto Vertical
1
6,0
6,0
Curva Raio Grande
4
1,0
4,0
Comprimento Equivalente Total (m)
11
Na tabela de capacidade de linha de sucção não existe o comprimento
equivalente de 11 metros. Vamos adotar, então, um comprimento equivalente de 12
metros.
Linha de Sucção
R-22 - Capacidade BTU/h
Transportando Vapor Superaquecido de Refrigerante R-22 do Evaporador para o
Compressor
Diâmetro Nominal do Tubo de Cobre (polegada)
LEQU
12
∆P
3/8
½
5/8
¾
7/8
6
12
18
25
3993
4983
5956
9329
11622
13874
12009
17497
21773
25970
20476
29787
37033
44140
31644
45976
57120
68044
Com a coluna de comprimento equivalente de 12 metros, escolhemos a coluna
seguinte que nos fornece a perda de carga. Vale lembrar que o máximo valor
admissível para a linha de sucção com refrigerante R-22 é de 18 kPa, valor este que
está em negrito na tabela acima.
Os valores que seguem na horizontal a linha de 18 kPa representam a
capacidade do equipamento, em BTU/h. Para esta condição, ao encontrarmos o valor
mais próximo à capacidade do equipamento (que é de 12000 BTU/h) é 11622 BTU/h,
embora a condição ideal seja encontrar um valor maior ou igual a 12000 BTU/h.
A linha vertical indica uma tubulação de ½ polegada, conforme recomendação
do fabricante.
Observação
O valor escolhido na tabela foi de 11622 BTU/h que é inferior aos 12000
BTU/h. Lembre-se que devemos escolher um valor sempre maior ou igual a 12.000
BTU/h. Contudo, o valor (11622 BTU/h) foi escolhido, pois o comprimento equivalente
real é de 11 metros, e, na tabela, estamos adotando 12 metros, que corresponde a um
valor maior. Essa escolha dá uma folga que permite a utilização do valor de
capacidade de 11622 BTU/h.
Exemplo 2
Vamos imaginar um outro exemplo prático para a utilização da tabela. Neste
caso, será utilizado o mesmo condicionador tipo split de 12.000 BTB/h, mas com a
configuração de tubulação mostrada a seguir.
Repare que a unidade condensadora esta instalada acima da unidade
evaporadora. Lembre-se de que esta condição é desfavorável, pois dificulta o retorno
do fluido refrigerante. Para esta configuração de instalação, o fabricante da unidade
condicionadora tipo Split recomenda, em seu catálogo, uma tubulação de sucção com
diâmetro de ½ polegada e a altura máxima entre as unidades. Não existe no catálogo
técnico deste fornecedor nenhuma informação sobre a localização da unidade
condensadora em relação à unidade evaporadora.
Vamos verificar se a
recomendação de utilizar o tubo de diâmetro de ½ está correta. Para facilitar os
nossos cálculos, vamos seguir a seguinte ordem:
1 – Determinar o comprimento equivalente
A configuração indica que a tubulação tem
a) 6,5m de tubo reto (5,5 + 0,5 + 0,5).
b) 8 cotovelos longos (um na entrada da condensadora, quatro no sifão
intermediário e mais três no sifão invertido na saída da evaporadora).
Vamos supor que o tubo a ser utilizado deverá ser o de 5/8 polegadas, ao invés
do de ½ polegada recomendada pelo fabricante.
Utilizando a tabela de comprimento equivalente e construindo uma tabela para
o comprimento equivalente total da instalação, determinamos que:
Tipo
Quantidade
Comprimento
(m)
LEQU
(m)
Trecho Reto Horizontal
2
0,5
1,0
Trecho Reto Vertical
1
5,5
5,5
8
1,2
Cura Raio Grande
Comprimento Equivalente Total (m)
6,6
16,1
2 – Determinar o diâmetro do tubo com a tabela de capacidade
Na tabela de capacidade de linha de sucção não existe o comprimento de 16,1
metros. Assim, para o comprimento equivalente, vamos adotar um comprimento de 15
metros.
Linha de Sucção
R-22 - Capacidade BTU/h
Transportando Vapor Superaquecido de Refrigerante R-22 do Evaporador para o
Compressor
Diâmetro Nominal do Tubo de Cobre (polegada)
LEQU
∆P
3/8
1/2
5/8
3/4
7/8
15
3
6
12
18
25
3534
4412
5277
8262
10299
12302
10631
15506
19307
23041
18136
26410
32855
39181
28040
40781
50696
60422
Com a coluna de comprimento equivalente de 15 metros, escolhemos a coluna
seguinte que nos fornece a perda de carga, lembrando que o máximo valor admissível
para a linha de sucção com refrigerante R-22 é de 18 kPa, valor este que está em
negrito na tabela acima.
Os valores que seguem na horizontal a linha de 18 kPa representam a
capacidade do equipamento, em BTU/h, para esta condição, ao encontrarmos o valor
de 19307 BTU/h (*)maior que a capacidade do equipamento que é de 12.000 BTU/h
na linha vertical encontramos uma tubulação de 5/8 polegada.
Observação
O valor escolhido na tabela foi de 19.307 BTU/h, superior aos 12.000 BTU/h.
Mas, deve-se lembrar que é preciso escolher um valor sempre maior ou igual a
12.000 BTU/h. Nesse caso, o valor de 19.307 BTU/h foi escolhido porque o
comprimento equivalente real é de 16,1 metros e na tabela estamos adotando 15
metros, que corresponde a um valor menor. Desta forma, os 19.307 BTU/h
correspondem a uma capacidade razoavelmente bem folgada, mesmo admitindo-se
que o comprimento equivalente da tabela é inferior ao comprimento equivalente real.
Para este exemplo, a solução é adotar para a sucção, conforme desenho, um
tubo de diâmetro nominal de 5/8 polegadas e não de ½ polegada como recomendado.
Atenção!
Alguns fabricantes não indicam este valor calculado em seus catálogos. Nesse
caso, é recomendável entrar em contato com o fabricante ou com um dos
revendedores autorizados do condicionador de ar tipo split que você está instalando,
para pedir autorização para utilizar o diâmetro da tubulação calculado. Sem esta
autorização por parte do fabricante, o cliente poderá perder a garantia do produto.
Dimensionamento da tubulação de líquido
A tubulação da linha de líquido, ou seja, a tubulação que leva o fluido
refrigerante da unidade condensadora para a unidade evaporadora, apresenta menor
quantidade de problemas ao ser dimensionada. Isso se deve ao fato de que o fluido
refrigerante, neste trecho da tubulação, está na fase de líquida e, nesse estado, o
fluido refrigerante possui maior densidade do que o óleo lubrificante que se encontra
junto a ele. Essa diferença de densidade facilita o transporte do fluido.
Por apresentara menos problemas, é possível utilizar tubulações da linha de
líquido conforme o que é recomendado pelo catálogo dos fabricantes, mesmo que esta
tubulação tenha sofrido um ligeiro aumento no seu comprimento equivalente.
As tubulações da linha de líquido, segundo a maioria dos fabricantes, podem
variar segundo a capacidade do condicionador de ar split da seguinte forma:
Capacidade
(BTU/h)
Linha de Líquido
(Polegada)
9000
¼
12000
¼
18000
¼ a 3/8
24000
3/8
30000
3/8
36000
3/8
Os valores da tabela acima são apenas referenciais. A melhor atitude é utilizar
o diâmetro da tubulação de sucção que está sendo recomendado pelo manual do
fabricante do condicionador de ar split que se está sendo instalado.
Carga adicional de fluido refrigerante
Como já dissemos, todo condicionador de ar do tipo split novo, já contém,
dentro da unidade condensadora, a quantidade correta de fluido refrigerante
necessária para o correto funcionamento do aparelho, cuja tubulação tenha a medida
padrão (comrimento linear ou comprimento padrão) indicada no manual do fabricante.
Lembre-se de que o comprimento linear é aquele que realmente corresponde
ao comprimento real da tubulação, ou seja, é aquele que pode ser medido linearmente
com uma trena. O comprimento linear é diferente do comprimento equivalente, que
está relacionado à perda de carga que as curvas da tubulação podem causar.
Sempre que um condicionador de ar do tipo split é instalado e esse
comprimento padrão, por necessidades da própria instalação, é aumentado, será
necessário acrescentar fluido refrigerante ao sistema para compensar este aumento
linear da tubulação.
A maioria dos catálogos dos fabricantes costuma informar qual é a quantidade
de fluido refrigerante que se deve acrescentar, para cada metro de tubulação que for
aumentada alem do “comprimento padrão”.
A tabela a seguir apresenta valores de fluido refrigerante R-22, em gramas por
metro (gr/m), quem deve ser acrescentados ao sistema para cada metro de tubulação
aumentado, em função dos diâmetros da tubulaçao de sucção e de líquido.
Carga adicional de Fluido Refrigerante R-22
Fluido Refrigerante
gr / m
Tubulação (Pol)
Líquido
Sucção
¼
3/8
20
¼
½
21
¼
5/8
22
3/8
½
55
3/8
5/8
56
3/8
¾
58
3/8
7/8
60
3/8
1 1/8
65
Valores calculados como base tEV = 4 0C e tCD = 38 0C ∆tSup = ∆tSub = 5 K
Carga adicional de óleo lubrificante
Quando a quantidade de fluido refrigerante no sistema é aumentada devido ao
aumento da tubulação, não se pode esquecer que, sempre junto ao fluido refrigerante
existe uma pequena quantidade de óleo lubrificante fluindo pelo sistema. A maioria
dos fabricantes recomenda que quando a quantidade de fluido refrigerante for
aumentasa, a quantidade de óleo lubrificante também deve ser aumentada. Por isso,
os catálogos indicam a quantidade de de óleo lubrificante que deve ser acrescentada
em função do aumento da carga adicional de fluido refrigerante. Em valores médios,
para cada 100 gramas de fluido refrigerante acrescentado, deve-se acrescentar 10
mililitros de óleo lubrificante no sistema
Carga adicional de óleo lubrificante
Carga adicional de fluido
refrigerante
(gramas)
Carga adicional de óleo
lubrificante
(ml)
100
10
Referências
1. ABNT. NBR 16401: Instalações centrais de ar condicionado para conforto:
parâmetros básicos de projeto – procedimentos . Rio de Janeiro: Associação
Brasileira de Normas Técnicas, 1980.
2. ASHRAE HANDBOOK. Pipes, tubes, and fittings, System and Equipament.
Atlanta, 2000. cap 41
3. CREDER, Helio; Instalações Hidráulicas e Sanitárias. Livro Técnico e Cientifico
Editora, São Paulo, 1990
4. GERNER, Valter Rubens, Máquinas Térmicas, S.Paulo, SENAI, 1998.
5. GERNER, Valter Rubens, Termodinâmica I - Calor, S.Paulo, SENAI, 1997.
6. GERNER, Valter Rubens. Dimensionamento de tubulação de refrigerante. São
Paulo: 2003. 230 p.
7. GILES, Ranald V., Mecânica dos Fluídos e Hidráulica. São Paulo, Editora
McGraw-Hill ltda, 1996.
8. KSB; Manual de Treinamento Seleção e Aplicação de Bombas Centrífugas.
São Paulo, 2001
9. MACINTYRE, Archibald Joseph, Instalações Hidráulicas. Rio de Janeiro, Editora
Guanabara, 1988.
10. MATTOS, Edson Ezequiel; FALCO, Reinaldo; Bombas Industriais. Rio de
Janeiro: Editora Interciência, 1998.
11. NETTO, Azevesdo; ALVAREZ, G.A.; Manual de Hidráulica. São Paulo: Editora
Edgard Blucher, 1991.
12. PROVENZA, F.;SOUZA, Hiran Rodrigues; Hidráulica. São Paulo: Editora
F.Provenza, 1976.
13. SILVA, Benedcto Remy da. Manual de Termodinâmica. Grêmio Politécnico,
1980
14. STOECKER, Wilbert F.; JONES, Jerold W. Refrigeração e ar condicionado. São
Paulo: Makron Books, 1985
15. STREETER, Victor L.; WYLIE, E.Benjamin; Mecânica dos Fluidos. São Paulo:
Editora McGraw-Hill ltda, 1996.
16. TORREIRA, Raul Peragallo; Bombas, Válvulas e Acessórios. São Paulo, Raul
Peragallo Torreira,
17. TRANE COMPANY. Manual de ar condicionado. Wisconsin, 1980. 458p.
Valter Rubens Gerner é Engenheiro mecânico na modalidade Refrigeração e Ar Condicionado,
formado pela Faculdade de Engenharia Industrial (FEI) em 1981, e atuado em diversas empresas
na área de gerenciamento de manutenção e projetos de equipamentos e peças para manutenção.
Atual professor do SENAI Oscar Rodrigues Alves (Refrigeração e Condicionamento de Ar) nas
cadeiras de Termofluidomecânica e Refrigeração Comercial e Industrial