O funcionamento de um sistema de refrigeração depende principalmente das diferenças de pressão dentro do sistema. Por isso é fundamental ter um bom entendimento desse conceito físico.
Pressão é a forca exercida sobre uma determinada área.
pressão = Forca/ área
A própria atmosfera, constituída de gases cujas moléculas se agitam termicamente, exerce uma pressão. Ela foi medida pela primeira vez pelo cientista italiano Evanglista Torricelli, ao realizar a seguinte experiência:
ele encheu de mercúrio – um metal líquido que pesa aproximadamente 0,0136 kg por cm3 – um tubo de aproximadamente 1 metro de comprimentos e 1cm2 de seção, fechado numa das extremidades. O tubo foi tampado e colocado de cabeça para baixo numa bacia, contendo mercúrio
Ao destampar o tubo, sob o efeito do seu próprio peso, todo o mercúrio contido nele deveria escorrer para a bacia, esvaziando o tubo. Entretanto, Torricelli observou que o mercúrio só descia até formar uma coluna de 76 cm de altura dentro do tubo.
Chegou explicação que a pressão atmosférica, agindo sobre a superfície livre do mercúrio na bacia, equilibra o peso do mercúrio no tubo, impedindo seu escoamento.
A partir dessa experiência Torricelli estabeleceu que a pressão atmosférica normal (1 atm) equivale a pressão exercida por 76 cm de mercúrio. Como o símbolo químico de mercúrio é Hg, a seguinte relação válida:
1 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg
Hoje em dia 1 mm Hg também é chamado de 1 Torr (em homenagem a Torricelli).
Fazendo uma conta rápida, vemos que uma coluna de 76 cm de altura de mercúrio, com seção de 1 cm2, tem 1,033 kg de mercúrio:
0,0136 kg/ cm3 x 76 cm3 = 1,033 kgf
Assim, a pressão de 1 atm corresponde, portanto, a 1,033 kgf/ cm2.
Para operar no sistema inglês, comumente usado na refrigeração, basta transformar kgf para libra (“Pound”) e cm2 para polegada quadrada (“square inch“), obtendo-se 14,22 lb/pol2. Note que em inglês a unidade de medida será pounds/square inch, o conhecido psi:
1 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg = 1,033 kgf/ cm2 = 14,22 psi
Pressão manométrica
Usando um manômetro obteremos a pressão manométrica, que pode ser positiva, quando mede pressões maiores que a atmosférica, ou negativa, quando mede pressões menores do que a atmosférica. Normalmente quando nos referimos a pressão em refrigeração estamos falando da manométrica
Pressão absoluta
É importante perceber que ela não corresponde a pressão total (também chamada de pressão absoluta), pois o manômetro marca valor zero quando a pressão é igual a atmosférica. Para obter-se a pressão absoluta é necessário somar a pressão manométrica com a pressão atmosférica.
Pressão estática
É a pressão que um fluído em movimento exerce sobre uma superfície que o contém. O ar dutado, por exemplo, exerce pressão estática sobre a parede dos dutos.
Pressão dinâmica
É a pressão que ocorre devido a um movimento de um fluído e é igual ao produto da massa volumar do fluído pela metade do quadrado da velocidade. Conhecida também como pressão de impacto. Para proporcionar ao ar movimento necessário para sua circulação deve-se, devido a sua inércia, exercer sobre ele uma determinada força ou pressão que é a dinâmica.
Pressão total
Soma das pressões estática e dinâmica.
Para todos os fluídos, uma pressão maior significa uma temperatura de ebulição mais alta, enquanto uma pressão menor leva a um ponto menor de ebulição. O refrigerante R-22 ferve a -40,5o.C na pressão atmosférica normal (0 PSIG). A uma temperatura ambiente de 24o.C nenhuma chama é necessária para gerar a ebulição pois existe calor suficiente no ar para nisso.
Para que o R-22 evapore na temperatura prática necessária para resfriar o ar em um sistema de conforto, ele deve ter sua pressão aumentada. Num aparelho condicionador de ar uma temperatura de saturação no evaporador (ponto em que o R-22 evapora) é de aproximadamente 4,4o.C. Para isso o refrigerante precisa estar aproximadamente a 68,5 PSIG.
A pressão no sistema é que determinará a temperatura de saturação do refrigerante, ou seja o ponto em que ele entra em ebulição e evapora.
Unidades de pressão
Segundo o sistema internacional de medidas (S.I.) a unidade de força é o NEWTON (N) e a unidade de área é o metro quadrado (m2).
Como pressão é a força exercida P= F/A segundo o S.I. é N/m2 que recebe o nome de Pascal (PA).
Exemplo: 1 N/m2 = 1PA
No antigo sistema C.G.s. a unidade de força é o dina ( DYN ) e a unidade de área é o centímetro quadrado (cm2). A unidade de pressão nesse sistema é o DYN/cm2 que recebe o nome de Bária (BA).
No sistema MK*S (técnico), a unidade e o quilograma força (kgf), e a unidade de área e o (m2). A unidade de pressão nesse sistema e o kgf/m2.
Ainda, nesse sistema, se tivermos 1 kgf/cm2 essa unidade recebe o nome de atmosfera técnica absoluta (ATA).
Há outras unidades de pressão que, apesar de não pertencerem a nenhum sistema de unidade são usadas na pratica: atmosfera (ATM), metro da coluna de água (m/H2O), milímetro de mercúrio (mm Hg), Torricelli (Torr), etc.
