Ar Condicionado

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Antecedentes

As demandas de resfriamento de ambientes residenciais e comerciais estão aumentando constantemente em todo o mundo, pois o que antes era considerado um luxo agora é aparentemente uma necessidade. Os fabricantes de ar condicionado têm desempenhado um grande papel em tornar as unidades mais acessíveis, aumentando sua eficiência e melhorando os componentes e a tecnologia. A competitividade da indústria tem aumentado com a demanda, e existem muitas empresas fornecendo aparelhos e sistemas de ar condicionado.

Os sistemas de ar condicionado variam consideravelmente em tamanho e derivam sua energia de muitas fontes diferentes. A popularidade dos condicionadores de ar residenciais aumentou dramaticamente com o advento do ar central, uma estratégia que utiliza os dutos de uma casa para aquecimento e resfriamento. Os condicionadores de ar comerciais, quase obrigatórios em novas construções, mudaram muito nos últimos anos à medida que os custos de energia aumentam e as fontes de energia mudam e melhoram. O uso de chillers industriais movidos a gás natural cresceu consideravelmente, e eles são usados ​​para ar condicionado comercial em muitas aplicações.

Matérias-primas

Os condicionadores de ar são feitos de diferentes tipos de metal. Freqüentemente, plástico e outros materiais não tradicionais são usados ​​para reduzir o peso e o custo. Tubos de cobre ou alumínio, ingredientes essenciais em muitos componentes de ar condicionado, fornecem propriedades térmicas superiores e uma influência positiva na eficiência do sistema. Vários componentes em um ar condicionado variam de acordo com a aplicação, mas geralmente são compostos de aço inoxidável e outros metais resistentes à corrosão.

As unidades autônomas que abrigam o sistema de refrigeração geralmente serão envoltas em uma folha de metal protegida das condições ambientais por uma tinta ou revestimento a pó.

O fluido de trabalho, o fluido que circula através do sistema de ar condicionado, é tipicamente um líquido com fortes características termodinâmicas como freon, hidrocarbonetos, amônia ou água.

Design

Todos os condicionadores de ar têm quatro componentes básicos:uma bomba, um evaporador, um condensador e uma válvula de expansão. Todos têm um fluido de trabalho e também um meio fluido oposto.

Dois aparelhos de ar condicionado podem parecer totalmente diferentes em tamanho, forma e configuração, mas ambos funcionam basicamente da mesma maneira. Isso se deve à grande variedade de aplicações e fontes de energia disponíveis. A maioria dos condicionadores de ar obtém sua energia de uma combinação de motor elétrico e bomba para circular o fluido refrigerante. Alguns chillers movidos a gás natural acoplam a bomba a um motor a gás para liberar significativamente mais torque.

Conforme o fluido de trabalho ou refrigerante circula através do sistema de ar condicionado em alta pressão através da bomba, ele entra em um evaporador onde muda para um estado gasoso, pegando calor do meio fluido oposto e operando como um trocador de calor. O fluido de trabalho então se move para o condensador, onde libera calor para a atmosfera por condensação de volta em um líquido. Depois de passar por uma válvula de expansão, o fluido de trabalho retorna a uma pressão baixa Todos os condicionadores de ar têm quatro componentes básicos:bomba, evaporador, condensador e válvula de expansão. O vapor refrigerante quente é bombeado em alta pressão através do condensador, onde libera calor para a atmosfera por condensação em um líquido. O refrigerante resfriado então passa pela válvula de expansão, o que diminui a pressão do líquido. O refrigerante líquido agora entra no evaporador, de onde retira o calor da sala e passa para o estado gasoso. Esta parte do ciclo libera ar frio no prédio com ar-condicionado. O vapor refrigerante quente está então pronto para repetir o ciclo. Estado. Quando o meio de resfriamento (um fluido ou ar) passa perto do evaporador, o calor é atraído para o evaporador. Este processo resfria efetivamente o meio oposto, proporcionando resfriamento localizado onde necessário no edifício. Os primeiros condicionadores de ar usavam o freon como fluido de trabalho, mas devido aos efeitos perigosos que o freon tem no meio ambiente, ele foi descontinuado. Projetos recentes encontraram desafios estritos para melhorar a eficiência de uma unidade, usando um substituto inferior para o freon.

O processo de fabricação

Criação de peças de revestimento de chapa galvanizada e aço estrutural

• 1 A maioria dos condicionadores de ar começa como matéria-prima, na forma de perfis estruturais de aço e chapas de aço. Conforme a folha de metal é processada em células de fabricação ou células de trabalho, ela é cortada, formada, perfurada, perfurada, cisalhada e / ou dobrada em uma forma ou forma útil. Os invólucros ou invólucros, o metal que envolve a maioria das unidades residenciais externas, são feitos de chapa galvanizada que usa um revestimento de zinco para fornecer proteção contra a corrosão. A chapa galvanizada também é usada para formar a bandeja inferior, as placas frontais e vários suportes de suporte em todo o ar condicionado. Esta folha de metal é cisalhada em uma prensa de cisalhamento em uma célula de fabricação logo após chegar do armazenamento ou estoque. Os perfis estruturais de aço são cortados e chanfrados em uma serra de fita para formar suportes e suportes úteis.

Perfuração pressionando as formas de chapa de metal

• 2 Na prensa de cisalhamento, a folha de metal é carregada em uma puncionadeira CNC (controle numérico computadorizado). A puncionadeira tem a opção de receber seu programa de computador de um programa de desenho CAD / CAM (Desenho Assistido por Computador / Fabricação Assistida por Computador) ou de um programa CNC escrito de forma independente. O programa CAD / CAM transformará uma peça desenhada ou modelada no computador em um arquivo que pode ser lido pela puncionadeira, informando onde fazer furos na chapa de metal. Matrizes e outros instrumentos de puncionamento são armazenados na máquina e trazidos mecanicamente para o braço de puncionamento, onde podem ser usados ​​para atravessar a folha. As dobradeiras NC (Numericamente Controladas) dobram a folha em sua forma final, usando um arquivo de computador para se programar. Diferentes matrizes de dobra são usadas para diferentes formas e configurações e podem ser alteradas para cada componente.
• 3 Alguns suportes, aletas e componentes de chapa são terceirizados para outras instalações ou empresas para produzir grandes quantidades. Eles são trazidos para a fábrica de montagem apenas quando necessário para a montagem. Muitos dos suportes são produzidos em uma prensa hidráulica ou mecânica, onde suportes de diferentes formas e configurações podem ser produzidos a partir de uma folha em espiral e desenrolados continuamente na máquina. Grandes volumes de peças podem ser produzidos porque a prensa geralmente pode produzir uma forma complexa com um único golpe.

Limpeza das peças

• 4 Todas as peças devem estar completamente limpas e livres de sujeira, óleo, graxa e lubrificantes antes de serem revestidas com pó. Vários métodos de limpeza são usados ​​para realizar essa tarefa necessária. Grandes tanques de solução cheios com um solvente de limpeza agite e retire o óleo quando as peças forem submersas. Os sistemas de lavagem por spray usam soluções de limpeza pressurizadas para remover a sujeira e a gordura. O desengraxe a vapor, que suspende as peças acima de um forte vapor de limpeza, utiliza uma solução ácida e deixa as peças livres de derivados de petróleo. A maioria das peças terceirizadas que chegam de um fornecedor já foram desengraxadas e limpas. Para proteção adicional contra corrosão, muitas peças serão preparadas em um banho de primer de fosfato antes de entrar em um forno de secagem para prepará-las para a aplicação do revestimento em pó.

Revestimento em pó

• 5 Antes de os suportes, panelas e embalagens serem montados, eles são alimentados por meio de uma operação de revestimento a pó. O sistema de pintura a pó pulveriza um pó seco semelhante a tinta sobre as peças à medida que são alimentadas por uma cabine em um transportador suspenso. Isso pode ser feito por pulverizadores robóticos programados para pulverizar à medida que cada peça passa pela cabine do transportador. As peças são carregadas estaticamente para atrair o pó para aderir a fendas e dobras profundas dentro de cada peça. As peças com revestimento em pó passam por um forno, geralmente com o mesmo sistema de transporte, onde o pó é permanentemente cozido no metal. O processo leva menos de 10 minutos.

Dobrando a tubulação para o condensador e evaporador

• 6 O condensador e o evaporador atuam como trocadores de calor em sistemas de ar condicionado e são feitos de tubos de cobre ou alumínio dobrados em forma de serpentina para maximizar a distância através da qual o fluido de trabalho viaja. O fluido oposto, ou fluido de resfriamento, passa ao redor dos tubos conforme o fluido de trabalho retira seu calor no evaporador. Isso é conseguido pegando muitos tubos de cobre de pequeno diâmetro dobrados no mesmo formato e ancorando-os com hastes-guia e placas de alumínio. O fluido de trabalho ou refrigerante flui através dos tubos de cobre e o fluido oposto flui ao redor deles entre as placas de alumínio. Os tubos muitas vezes acabam com dobras em gancho executadas por dobradores NC, usando o mesmo princípio da prensa dobradeira NC. Cada curva é idêntica à seguinte. Os dobradores usam tubos previamente esticados para dobrar em torno de uma matriz fixa com um mandril alimentado através do diâmetro interno para evitar que desmorone durante a dobra. O mandril é raspado de volta para o interior do tubo quando a dobra é concluída.
• 7 A tubulação fornecida ao fabricante na forma de bobina passa por um desenrolador e endireitador antes de ser alimentada pelo dobrador. Alguns tubos serão cortados nos comprimentos desejados em uma serra abrasiva que cortará vários pequenos tubos de uma só vez. As placas de alumínio são perfuradas em uma prensa de punção e formadas em uma prensa mecânica para colocar manchas ou ondas na placa. Essas ondas maximizam a transferência de calor termodinâmica entre o fluido de trabalho e o meio oposto. Quando os tubos de cobre são finalizados na célula de dobramento, eles são transportados por veículo guiado automaticamente (AGV) até a célula de montagem, onde são empilhados nas hastes guia e alimentados através das placas ou aletas.

Unindo o tubo de cobre com as placas de alumínio

• 8 Uma parte importante da montagem é a união da tubulação de cobre com as placas de alumínio. Este conjunto se torna o evaporador e é realizado pegando-se os tubos de cobre empilhados em sua configuração em gancho e fundindo-os mecanicamente às placas de alumínio. A fusão ocorre pegando-se uma bala, ou mandril, e passando-o através do tubo de cobre para expandi-lo e empurrá-lo contra a parte interna do orifício da placa. Isso fornece uma ligação econômica, mas útil, entre o tubo e a placa, permitindo a transferência de calor.
• 9 O condensador é fabricado de maneira semelhante, exceto que o meio oposto geralmente é o ar, que resfria as serpentinas do condensador de cobre ou alumínio sem as placas. Eles são mantidos por suportes que suportam o flexitubo e são conectados ao evaporador com acessórios ou acoplamentos. O condensador normalmente é apenas um tubo que pode ser dobrado em uma série de curvas fechadas. A válvula de expansão, um componente completo, é adquirida de um fornecedor e instalada na tubulação após o condensador. Ele permite que a pressão do fluido de trabalho diminua e entre novamente na bomba.

Instalação da bomba

• 10 A bomba também é adquirida completa de um fornecedor externo. Projetada para aumentar a pressão do sistema e circular o fluido de trabalho, a bomba é conectada com acessórios ao sistema e ancorada no lugar por suportes de suporte e uma base. Ele é aparafusado junto com os outros membros estruturais do ar condicionado e coberto pelo invólucro ou revestimento de folha de metal. O invólucro é rebitado ou aparafusado para fornecer proteção adequada para os componentes internos.

Controle de qualidade

A qualidade dos componentes individuais é sempre verificada em vários estágios do processo de fabricação. As peças terceirizadas devem passar por uma inspeção dimensional de entrada de um representante de garantia de qualidade antes de serem aprovadas para uso no produto final. Normalmente, cada célula de fabricação terá um plano de controle de qualidade para verificar a integridade dimensional de cada peça. A unidade passará por um teste de desempenho quando a montagem for concluída para garantir ao cliente que cada unidade opera com eficiência.

O Futuro

Os fabricantes de condicionadores de ar enfrentam o desafio de melhorar a eficiência e reduzir custos. Por causa das preocupações ambientais, os fluidos de trabalho agora consistem normalmente em amônia ou água. Novas pesquisas estão em andamento para projetar novos fluidos de trabalho e melhores componentes de sistema para acompanhar os mercados e aplicações em rápida expansão. A competitividade da indústria deve permanecer forte, impulsionando mais inovações na fabricação e no design.