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aulify · Mini-Projecto
UC 10952 · T. Refrigeração e Climatização
Versão · Aluno

Mini-Projecto · Ler e diagnosticar o ciclo real de uma unidade frigorífica da oficina

Da medição em regime ao diagrama de Mollier, ao COP e ao diagnóstico de duas anomalias provocadas
⏱ Duração estimada: 20 horas (≈ 12 aulas) ↗ Referencial SNQ
Índice

Contexto

A oficina da escola tem uma unidade frigorífica de ensaio: uma bancada didática de refrigeração, uma mini-câmara ou uma vitrine, com compressor, condensador a ar, dispositivo de expansão (tubo capilar ou válvula de expansão termostática) e evaporador, e com tomadas de serviço de alta e de baixa pressão. Um supermercado do concelho pediu à turma um relatório de caracterização de uma unidade semelhante, antes de decidir se a mantém ou a substitui: o que a unidade faz, em que estado de saúde está, e como se reconhece uma avaria a partir de leituras simples.

Foste destacado/a como técnico/a de ensaio. O trabalho decorre sob a supervisão do professor, com a unidade da oficina, os instrumentos que a escola tem (manifold com manómetros de alta e de baixa, termómetros de contacto, pinça amperimétrica) e o diagrama de Mollier (p-h) e as tabelas do fluido da placa de características. O diagrama p-h do fluido da unidade imprime-se em A3, um por grupo, antes da Fase 3, e confirma-se que a sua referência de entalpia é a mesma das tabelas que o grupo vai usar; se não for, o grupo trabalha só com diferenças de entalpia e nunca mistura valores das duas fontes. Trabalhas em grupos de dois ou três e entregas um dossiê com o registo de medições, os cálculos, o ciclo traçado no diagrama e o diagnóstico.

O primeiro registo do grupo é o tipo de dispositivo de expansão da unidade (capilar ou válvula termostática), porque o comportamento do sobreaquecimento na anomalia 2 depende dele. Este projeto usa o fluido da unidade da oficina. Os exemplos da solução de referência estão em R134a; se a unidade tiver outro fluido, usa as tabelas e o diagrama desse fluido, e adapta os valores de referência com o professor.

Requisitos

Funcionais

Não-funcionais

Fases

Fase 1 · Reconhecimento e segurança (2h) Ler a placa de características, identificar o fluido, desenhar o esquema do circuito com os componentes e as funções, identificar os pontos de medição e as verificações prévias (ventiladores, filtros de ar, condensador, vedantes). Rever as regras de segurança com o professor e preparar a folha de registos. Preparar também o material da Fase 3: o diagrama p-h do fluido da unidade, impresso em A3 e um por grupo (do fabricante ou entregue pelo professor), e a tabela de saturação e de vapor sobreaquecido do mesmo fluido. Ler no diagrama o que está nos eixos e as curvas que lá existem, como na sebenta (capítulo 9, "Como usar uma carta p-h impressa").

Fase 2 · Medição em regime (3h) Ligar o manifold (com o professor), fixar as sondas de aspiração, descarga e líquido, limpas e isoladas, e pôr a unidade em regime estável (15 a 20 minutos, variações inferiores a 1 K e 0,1 bar em 5 minutos). Registar os valores, repetindo as leituras três vezes com 5 minutos de intervalo.

Fase 3 · Cálculo do ciclo (4h) Converter pressões, obter t₀ e tc, calcular SH, SC e razão de compressão. Traçar o ciclo no diagrama, ler as entalpias, calcular q₀, w, qc, COP e o caudal mássico para uma potência frigorífica dada pelo professor. Calcular o COP de Carnot e o rendimento relativo.

Fase 4 · Anomalias provocadas (4h) Provocar, uma de cada vez, e com o professor presente, as duas anomalias autorizadas: condensador parcialmente tapado com um cartão e caudal de ar do evaporador reduzido. Antes de tapar o condensador, confirmar que o pressostato de alta funciona e está regulado, e fixar com o professor o limite de pressão de alta. Esperar o regime, repetir a medição, repor a situação normal e confirmar o regresso aos valores iniciais; se se formar gelo no evaporador, descongelar (ventilador a trabalhar e compressor parado) antes da medição de regresso. Traçar os dois ciclos no mesmo diagrama.

Fase 5 · Diagnóstico e medidas corretivas (4h) Interpretar cada anomalia pela matriz de sintomas, explicar a causa física (U×A, caudal, razão de compressão) e propor a medida corretiva com o procedimento seguro. Resolver as duas situações de diagnóstico só com dados.

Fase 6 · Dossiê e apresentação (3h) Reunir o esquema, os registos, os cálculos, os diagramas, o diagnóstico e as conclusões. Apresentar à turma em 8 minutos, mostrando o diagrama com os três ciclos.

Critérios de avaliação

Critério Peso
Identificação da unidade, esquema do circuito e segurança 10%
Medição em regime estável e registos corretos 15%
Conversões, SH, SC e razão de compressão 15%
Ciclo traçado no diagrama de Mollier e cálculo de energias e COP 20%
Anomalias provocadas: medição e diagnóstico fundamentado (na anomalia 2, o efeito esperado no SH depende do dispositivo de expansão da unidade) 20%
Medidas corretivas e situações de diagnóstico só com dados 10%
Dossiê e apresentação 10%

O critério do ciclo traçado avalia o uso correto do diagrama fornecido: pontos 1 a 4 na posição certa, leituras de entalpia dentro da incerteza de 2 a 3 kJ/kg e energias calculadas a partir delas. Não penaliza o que o material fornecido não tem: se a carta não trouxer alguma família de curvas, o grupo marca o ponto pela pressão e pela entalpia da tabela do fluido; se a carta tiver outra referência de entalpia, o grupo trabalha com diferenças.

Erros comuns

Bónus (opcional)

Reflexão

No dossiê final, responde: porque é que o sobreaquecimento e o subarrefecimento dizem mais sobre a saúde do circuito do que a pressão sozinha? E descreve uma situação em que duas avarias diferentes dão a mesma leitura de pressão de baixa e como as distinguiste.