Saiba como funcionam as bombas de vácuo, as peças principais e porque as usamos. Este artigo detalha o princípio básico de trabalho das bombas de vácuo de um estágio e de dois estágios para engenheiros de AVAC. Para mais artigos sobre engenharia HVAC CLIQUE AQUI.
Vá até ao fundo para ver o tutorial do YouTube.
O que são Bombas de Vácuo?
Bombas de vácuo são usadas extensivamente por engenheiros de ar condicionado e refrigeração para remover ar ou não-condensáveis, como água do sistema. Precisamos removê-los do sistema porque eles fazem com que o sistema de refrigeração funcione ineficientemente e também podem corroer as partes internas.
Este procedimento é realizado antes que um novo sistema seja carregado ou quando um sistema existente tenha sofrido alguns reparos onde o refrigerante já tenha sido recuperado. Em ambos os casos há uma chance de que o ar e a umidade tenham contaminado o sistema.
Onde estão conectados?
Em um sistema de ar condicionado típico você verá estas bombas de vácuo conectadas através de um manifold através do lado de alta e baixa pressão do sistema. Uma melhor maneira de fazer isto é remover o colector e ligar a bomba de vácuo à linha de sucção com um manómetro ligado à linha de líquido, pois esse é o ponto mais distante do sistema para que obtenha uma leitura verdadeira.
Fizemos equipa com o nosso amigo Bryan na escola HVAC para este artigo. O seu vídeo no YouTube mostra-lhe como ligar uma bomba de vácuo a um sistema do mundo real e dá-lhe muitas dicas técnicas excelentes para construir os seus conhecimentos e capacidades. Para ver o vídeo dele no YouTube CLIQUE AQUI.
As Partes Principais de uma Bomba de Vácuo
Se pegarmos uma bomba de vácuo padrão que se parece com algo abaixo.
Temos o motor elétrico na parte de trás, o compressor na frente, uma alça na parte de cima e uma base de apoio na parte de baixo. Temos então uma entrada que se liga ao sistema para retirar o ar do sistema e temos também o escape para dispersar isto para a atmosfera. Na parte frontal da secção do compressor vamos encontrar um visor de nível de óleo para que possamos saber quanto óleo está na câmara bem como o seu estado.
Quando desmontamos a unidade, podemos ver que temos um ventilador e uma caixa de protecção montada na parte de trás do motor. Dentro do motor, temos o estator com bobinas. Concêntrico a isto; temos o rotor e o eixo que aciona o compressor. Na frente temos a câmara de compressão. Esta é uma versão de compressor de duas fases que nos permite puxar um vácuo mais profundo, por isso temos duas câmaras de compressão. No interior das câmaras estão os rotores do compressor e as palhetas que movimentam o ar para fora do sistema. No topo da câmara de compressão há uma válvula palheta que ventila o escape. Quando retiramos a caixa de protecção dos ventiladores, vemos que o ventilador está ligado ao eixo que passa através da bomba. O ventilador é usado para resfriar o motor elétrico e soprará ar ambiente sobre a carcaça para dissipar isso. As aletas na carcaça aumentam a área da superfície da carcaça o que permite que mais calor indesejado seja removido.
Inside The Motor
Inside the motor we have the stator which is wound with copper coils. Quando uma corrente elétrica flui através das bobinas de cobre gera um campo magnético. O rotor é afectado por este campo magnético e isto obriga-o a rodar. O rotor é conectado ao eixo e o eixo corre ao longo do comprimento da bomba desde o ventilador até o compressor. Desta forma, quando o rotor gira, o compressor também girará e é isso que usamos para criar o efeito de vácuo e evacuar o ar de um sistema.
via GIPHY
Apenas para notar, quando pensamos em um vácuo; pensamos em uma força de sucção, mas não é realmente o caso. Vamos detalhar o porquê mais abaixo.
Inside The Compressor
Se olharmos dentro do compressor, podemos ver que temos a entrada, que está conectada ao sistema que estamos evacuando. Depois temos a saída e a válvula reed que ventila o ar e a humidade que é extraído.
No centro temos o rotor de compressão e a câmara de compressão. Note que o rotor é montado de forma excêntrica dentro da câmara, o que significa que não é perfeitamente central, essa é uma característica chave que veremos em detalhe a seguir. O eixo se conecta ao rotor e fará com que ele gire.
Montado dentro do rotor estão duas palhetas carregadas por mola. As molas estão sempre tentando empurrar as palhetas para fora mas elas são mantidas no lugar pelas paredes da câmara de compressão. As pontas das palhetas estão sempre em contato com a parede e há uma fina camada de óleo que ajuda a formar uma vedação entre as duas. Quando o rotor gira, as molas continuam empurrando as palhetas para fora para que as palhetas sigam o contorno da câmara de compressão.
Quando a bomba arranca, o rotor vai se mover através da entrada e expor uma área dentro da câmara de compressão. Esta área estará a uma pressão menor em comparação com a pressão dentro do sistema; assim o ar e a umidade dentro do sistema de refrigeração vai entrar apressadamente para tentar preencher esta região vazia.
Por que faz isto?
Pressão sempre flui de alta para baixa, assim se conectarmos por exemplo; dois balões de pressões diferentes, os gases se moverão do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão até que ambos sejam de pressão igual. O lado de baixa pressão era um vácuo, mas não sugou os gases, o lado de alta pressão empurrou seu caminho para dentro. Esse é o efeito do vácuo. Os gases querem se igualar e irão fluir de uma pressão alta para uma pressão baixa. Os gases tentam igualar a pressão através das regiões conectadas, portanto utilizamos uma bomba de vácuo para criar uma região de pressão mais baixa, de modo que os gases indesejados
inside a refrigeration system will rush out of the system to try and fill this lower pressure region.
In our scenario, the connection hose and the new low pressure area within the compression chamber become an extension to the refrigeration system so the gas in the system are going to rush to fill this and try and make the pressure between these two equal. No entanto, é uma armadilha, pois enquanto o rotor continua a girar a segunda palheta varre e aprisiona esse volume de gás na câmara entre as duas palhetas. A outra palheta passa através da entrada e cria outra região de pressão mais baixa, de modo que mais gases entram apressadamente para preencher este vazio repetidamente. À medida que o compressor gira, o volume da câmara vai começar a diminuir, por isso o rotor não está perfeitamente centrado para que possamos variar o volume dos gases aprisionados. Esta diminuição no volume vai comprimir os gases em um espaço mais apertado, que vai aumentar a pressão e a temperatura.
Continua girando em um volume menor até que a pressão se torne alta o suficiente para forçar a válvula palheta no escape a abrir e os gases são descarregados.
O compressor continua a girar e ao fazê-lo o próximo lote de gases é puxado para dentro do sistema e este ciclo continua.
via GIPHY
A maior parte das bombas de vácuo serão de dois estágios, o que significa que existem duas câmaras de compressão ligadas em série, com o escape do primeiro compressor ligando-se diretamente na entrada da segunda câmara. Este projeto permite que a bomba alcance um vácuo mais profundo.
Dois estágios de projeto
Quando temos um único compressor, a saída está empurrando contra a pressão atmosférica, como detalhado acima. Mas com o projeto de dois estágios, a saída está empurrando contra uma pressão muito mais baixa, que é simplesmente a entrada do segundo compressor rotativo e a região de baixa pressão que ele cria durante essa rotação.
via GIPHY
Como a bomba de vácuo continua a funcionar, ela eventualmente puxará os gases para fora do sistema fechado, o que reduzirá a pressão abaixo da pressão da atmosfera que circunda o exterior do sistema.
Como a pressão reduz, qualquer umidade no sistema se tornará mais fácil de ferver e evaporar. Podemos adicionar um pouco de calor com uma lâmpada ou pistola de calor para ajudar a vaporizar.
