Ar-condicionado: como sua regulagem afeta o consumo

Em termos de consumo de combustível, existe diferença entre usar o ar-condicionado manual na temperatura mais fria ou em ponto médio, e entre usar o ventilador do mesmo no máximo ou no mínimo? Best Cars é o melhor site brasileiro sobre automóveis. Sou leitor assíduo desde 2005.

Deivisson Nobre Costa Silva – Montes Claros, MG

 

O sistema de ar condicionado funciona pelo princípio de compressão e expansão do gás para promover a troca de calor. Simplificando, toda vez que um gás se expande, ele tende a se esfriar, roubando energia do ambiente. O compressor comprime o gás, o qual passa pelo condensador (espécie de radiador que fica, em geral, na frente do radiador do motor ou a seu lado). A função do condensador é, como o nome indica, condensar o gás comprimido pelo compressor, o qual está quente e parcialmente líquido. Ele também transfere o calor do gás para a atmosfera, pois o objetivo é que o gás esteja líquido e o mais frio possível.

Após passar pelo condensador, o gás em estado líquido passa pela válvula de expansão, onde aumenta de volume e volta ao estado gasoso. Isso reduz drasticamente sua temperatura. Pouco depois o gás entra no evaporador, um trocador de calor da cabine. É por ali que passará o ar do ambiente externo (ou trazido da cabine, no caso de recirculação) para se resfriar e então ser direcionado à cabine.

 

Componentes de um sistema típico de ar-condicionado de automóvel

 

Contudo, além do resfriamento, o ar perde umidade quando o vapor presente nele se condensa — é por isso que vemos água caindo do carro ao usar o ar-condicionado. Esse fenômeno traz uma grande possibilidade, a de usar esse ar “seco” para desembaçar o para-brisa. Após passar pelo evaporador e trocar calor com o ar resfriado, o gás vai em direção ao receptor responsável por separar gás do líquido para enviar ao compressor. Afinal, ocorreria um “calço hidráulico” no compressor se o líquido entrasse nele. E assim o ciclo se fecha.

Entendido o sistema, podem-se imaginar algumas condições. Uma vez que o evaporador atinja uma temperatura perto de 0°C, ele começa a acumular gelo em suas aletas, o que bloqueia a passagem de ar e reduz sua eficiência. Portanto, usa-se um sensor no condensador para medir a temperatura que, ao chegar perto de zero, desarma o compressor. Eis a resposta de uma das perguntas: usar o ventilador em menor velocidade faz com que o evaporador chegue mais rápido à temperatura de congelamento, o que desarma mais frequentemente o compressor e economiza combustível. Por outro lado, é provável que com o ventilador no máximo não se atinja tal temperatura, pois haverá uma vazão de ar muito grande no evaporador.

 

 

Quanto ao controle de temperatura (que pode ser manual ou automático, não importa), ao se ajustar para um ponto menos frio, o ar resfriado pelo evaporador será outra vez aquecido pelo aquecedor (trocador de calor pelo qual passa líquido de arrefecimento quente do motor), mesclando a temperatura. Ou seja, gasta-se energia — entenda combustível — para resfriar o ar, que logo será aquecido de novo. Nesse caso o consumo seria o mesmo de andar com o seletor de temperatura no modo mais frio, pois o compressor desliga somente quando o evaporador atingir cerca de 0°C.

Sistemas mais modernos, porém, podem ter recursos para otimizar o uso do sistema e reduzir o consumo. Uma estratégia rara (não vinculada a controle automático) é permitir fluxos de ar paralelos entre o sistema de ar-condicionado e o de aquecimento do ar. Ao se mesclar a temperatura, o ar poderia vir de uma galeria em “Y”: reduz-se o fluxo de ar no evaporador e aumenta-se o fluxo de ar pelo aquecimento. Sendo assim, o evaporador atinge a temperatura de congelamento mais rápido e desarma o compressor, com economia de combustível. Outra estratégia, por meio da eletrônica, seria controlar o funcionamento do compressor para que o ar resfriado não precisasse ser aquecido para alcançar a temperatura desejada.

Um sistema de ar-condicionado “rouba”, pelo compressor, uma potência entre 2,5 e 5 cv do virabrequim. O problema é que a rotação do compressor varia em função do motor: ao se dimensionar um compressor para marcha-lenta, tem-se um grande consumo de energia com o motor em rotações altas. Por isso há compressores de geometria variável, que ficam com cavidades menores conforme o aumento da rotação, o que mantém consumo de energia mais constante durante o ganho de rotação.

 

Os ciclos de refrigeração do sistema simples e daquele com regulagem automática

 

Além disso, corre-se o risco de o compressor exigir tanto torque em marcha-lenta que o motor acaba não dando conta e apague. Uma forma de evitar isso é abrir mais a borboleta de aceleração, mas há um risco: com muito pouco vácuo no coletor de admissão (e em consequência o vácuo para o sistema de freios), se o motorista descer ladeiras em ponto-morto o pedal de freio ficará mais pesado. Em caso de transmissão automática, além da carga do ar-condicionado e do alternador, há a resistência do conversor de torque. Por isso alguns carros sobem a rotação de marcha-lenta quando se liga o ar-condicionado, o que aumenta a reserva de torque e produz mais vácuo para o freio e potência para o compressor.

Por outro lado, se o sistema for dimensionado considerando uma faixa de rotação usual em movimento (como 2.000 a 3.000 rpm), é provável uma deficiência de troca de calor na pior condição, com carro parado em marcha-lenta e sem fluxo de ar no condensador.

Afinal, em quanto aumenta o consumo de combustível com o uso de ar-condicionado? É difícil apontar diante de tantas variáveis, mas em média o aumento fica em torno de 8% em ciclo padrão. Há casos de mais de 40% em dia muito quente e úmido (umidade aumenta a energia necessária para reduzir a temperatura) em veículo de motor pequeno e com ventilador em velocidade máxima — ou seja, compressor ligado o tempo todo. Por outro lado, o aumento cai para perto de 4% em carros grandes e de alta cilindrada, nos quais o consumo do ar representa apenas uma pequena parcela do consumo total do veículo.

Texto: Felipe Hoffmann – Ilustrações: arquivo do autor