Termostato

Termostato – Definição

Um termostato é um dispositivo automático que mantém um ambiente ou sistema em uma temperatura constante. Ele detecta o nível de calor e liga ou desliga um aquecedor ou sistema de refrigeração para atingir a temperatura desejada.

Termostato – O que é

O termostato é um controlador de temperatura, ou seja, ele funciona como uma chave liga e desliga baseada na temperatura.

Para melhor entender o termostato vamos dividi-lo em três partes:

Conjunto hidráulico
Conjunto mecânico
Conjunto elétrico

Conjunto Hidráulico

O conjunto hidráulico é responsável por transformar o sinal de temperatura em pressão e depois em força contra o sistema mecânico.

O sistema é composto por:

Gás de carga (transforma temperatura em pressão)
Capilar (armazena o gás de carga e sente a temperatura)
Sanfona (transforma pressão em força)
Corpo da Sanfona (unir o conjunto)

Conjunto Mecânico

O conjunto mecânico compara a força do conjunto hidráulico com a força da mola de calibração e o resultado desta força movimenta o braço principal que atua sobre o conjunto elétrico.

O sistema é composto por:

Moldura (suporta e posiciona todos os componentes)
Conector (permitir a montagem do termostato)
Haste (girar o came em conjunto com o botão)
Came (aumentar ou diminuir a força de liga/desliga)
Deslizador (transmitir o movimento do came para a mola principal)
Parafuso de calibração (ajuste da força da mola)
Mola principal (comparar a força da sanfona e movimentar o braço
Braço principal (movimentar o isolador no conjunto elétrico)
Isolador (isolar eletricamente o sistema mecânico do elétrico)

Conjunto Elétrico

O conjunto elétrico é responsável por ligar ou desligar os contatos em função da posição do isolador.

O sistema é composto por:

Base (suporta o conjunto e isola da moldura)
Terminais (conecta o termostato ao refrigerador)
Mola do contato (passar a corrente elétrica)
Mola omega (desequilibrar a mola do contato)
Parafuso de calibração (ajustar o diferencial, liga)

Termostato – Funcionamento

Os conjuntos montados formam o termostato, desta forma o funcionamento será iniciado pelo conjunto hidráulico transformando a temperatura em força contra o sistema mecânico que por sua vez transforma a força em movimento sobre o sistema elétrico que abrirá ou fechará os contatos (liga e desliga)

Moldura
Sistema de contatos
Terminal
Parafuso diferencial
Braço Principal
Sanfona
Tubo capilar
Mola Principal
Parafuso da faixa
Haste
Porca
Came

Termostato é um componente cuja função é a de controlar a temperatura ambiente (interna ou externa) mantendo-a o mais estável possível. Ele atua parando ou colocando em funcionamento o compressor, automaticamente.

Normalmente é constituído de um bulbo, um capilar e contatos elétricos. Existem modelos mais sofisticados que mudam a resistência elétrica conforme a temperatura aumenta ou diminui, enviando um sinal para a placa eletrônica que controla o aparelho colocar o compressor em funcionamento.

Seu funcionamento baseia-se no princípio da dilatação dos corpos. O termostato contém em seu capilar um gás que pode ser dióxido sulfúrico, cloreto de metila, gás utilizado no sistema ou outro similar.

A dilatação ou contração das moléculas do gás transmite este movimento a um fole acoplado a uma peça móvel que atua fechando ou abrindo os contatos e, dessa forma, ligando ou desligando o compressor.

Termostato – Função

A função do termostato é impedir que a temperatura de determinado sistema varie além de certos limites preestabelecidos.

Um mecanismo desse tipo é composto, fundamentalmente, por dois elementos: um indica a variação térmica sofrida pelo sistema e é chamado elemento sensor; o outro controla essa variação e corrige os desvios de temperatura, mantendo-a dentro do intervalo desejado.

Termostatos controlam a temperatura dos refrigeradores, ferros elétricos, ar condicionado e muitos outros equipamentos.

Termostato

Exemplo de elemento sensor são as tiras bimetálicas, constituídas por metais diferentes, rigidamente ligados e de diferentes coeficientes de expansão térmica Assim, quando um bimetal é submetido a uma variação de temperatura, será forçado a curvar-se, pois os metais não se dilatam igualmente. Esse encurvamento pode ser usado para estabelecer ou interromper um circuito elétrico, que põe em movimento o sistema de correção.

Termostato

Outro tipo de elemento sensor combina as variações de temperatura com variações de pressão para ativar mecanismos corretores. Um recipiente de metal, de volume variável, cheio de líquido ou gás, ligado a um bulbo por um tubo fino, é exemplo desse tipo de sensor.

As mudanças de temperatura sofridas pelo fluido do recipiente principal são comunicadas ao bulbo pelo tubo de ligação; como o volume do bulbo é fixo, resulta da mudança de temperatura uma variação na pressão do fluido contido; essa variação transmite-se ao recipiente principal, provocando alteração de seu volume e compensando, dessa forma, o aumento ou diminuição de temperatura.

Outro sistema utilizado é o elétrico, tendo a resistência do fio como elemento sensor.

Conceitos de funcionamento na Aplicação

Todo termostato carregado com gás em fase vapor tem a característica de responder pela parte mais fria do gás, isto quer dizer que não é somente a ponta do capilar que sensa a temperatura mas sim qualquer parte do capilar até mesmo pela sanfona.

O termostato sofre influência da pressão atmosférica, pois esta pressão reduz a pressão da sanfona, isto quer dizer que as temperaturas de funcionamento se alteram em função da pressão atmosférica (mais especificamente a altitude).

Esta influência varia para cada tipo de gás e o quanto a pressão esta variando podendo ser de menos de 0,1ºC até 4,0 ºC.

Cuidados no Manuseio e Aplicação

Os cuidados abaixo são extremante importantes pois os mesmos podem acarretar problemas de funcionamento mesmo o termostato estando Ok.

Não fazer dobras acentuadas e não utilizar ferramentas sobre o tubo capilar sob o risco de estrangulamento, quebra ou fissura do mesmo (respeitar um raio minimo de 3 mm).

Não dar choques pancadas, quedas ou dobrar os terminais elétricos do termostatos sob risco de alterar as temperaturas de trabalho do mesmo.

Garantir que o ponto a ser controlado seja o mais frio referente ao capilar e ao corpo do termostato.

Garantir que o capilar esteja corretamente fixado, ou seja, no ponto previamente definido e com o mínimo comprimento definido (conforme cada modelo ou valor genérico de 150 mm mínimo)

Garantir que a ligação elétrica seja a original (atentar para os números na base) principalmente nos termostatos com mais de dois terminais elétricos, pois a inversão da ligação altera totalmente o funcionamento do refrigerador.

Termostato Elétrico B10

Termostato Elétrico

Os termostatos elétricos série B10 são dispositivos para controle de temperatura, que operam em circuitos monofásicos, desligando ou ligando quando a temperatura aumenta.

Aplicação:

Tanques de aquecimento de água ou óleo
Fornos elétricos
Estufas
Esterilizados
Outros produtos que requeiram preciso controle da temperatura

Atenção:

Não deve ser utilizado como termostato de segurança
Não deve ser utilizado em incubadoras hospitalares
Não deve ser utilizado com o bulbo de cobre diretamente em contato com alimentos e óleos comestíveis.

Características mecânicas:

Tampa estampada em aço com acabamento zincado e cromatizado
Conjunto sensor de apurada sensibilidade a pequenas variações de temperatura, produzido em aço inoxidável, sendo o capilar e o bulbo em cobre
Peso aproximado: 200g

Cuidados na instalação

Temperatura ambiente máxima de trabalho do termostato: 80°C
O capilar não deve ser dobrado próximo à região do bulbo
Se houver necessidade de dobrado capilar, a dobra deverá ter um raio mínimo de 3,0 mm
Em aplicações onde há vibrações o bulbo deve ser bem fixado e utilizar o capilar como elemento flexível (espiralado com raio mínimo de 20 mm)
O bulbo deve estar próximo a fonte de energia térmica (Ex.: resistência), porém não em contato com a mesma.
Em aplicações onde a temperatura ambiente seja próxima à temperatura de controle, recomenda-se o uso de uma chave liga/desliga

Características elétricas:

Chave elétrica SPST de acionamento lento com robustos contatos de prata
Termostato modelo standard possui chave elétrica tipo “NF” (normalmente fechada).
Tensão: 20A – 125 VCA / 25A – 250 VCA

Modelo B10- Z	Faixa de Atuação(OC)	Diferencial Máximo	Temperatura Máxima de Trabalho do Bulbo (OC)	Comprimento do capilar (mm)	Dimensões do Bulbo
					X	Y	O
66908-36*	50 a 30	1	330	914	81	45	9.53
66908-120*	50 a 300	1	330	3048	81	45	9.53
68783-36	10 a 120	1	130	914	100	64	9.53
88285-48	10 a 60	1	70	1219	174	138	9.53
69533-36	30 a 60	1	70	914	148	112	9.53

Refrigerador

Termologia

Até algumas décadas atrás, o frio artificial era empregado quase unicamente na conservação de produtos alimentícios. A principal causa para tanto eram dificuldades de ordem técnica, relacionadas com a geração do frio.

Os poucos refrigeradores encontrados nas residências e nas lojas – meros “armários” dotados de isolação térmica – eram alimentados por grandes blocos de gelo, que uma central frigorífica – uma indústria de gelo – preparava e distribuía diariamente.

Vem daí, aliás, o nome geladeira. Com a paulatina expansão da rede elétrica, entrou em cena o refrigerador movido a eletricidade.

Geladeira

O refrigerador é uma máquina de transferência de calor que capta o calor interno do refrigerador e o põe para fora. Isto se consegue por meio da constante evaporação e condensação do refrigerante.

Para que se processe a evaporação, a troca do estado líquido para o gasoso, é preciso calor, que é absorvido dos produtos existentes no refrigerador. A troca oposta, a condensação, expulsa o calor, que é liberado do refrigerante para o exterior do refrigerador.

A segunda lei da termodinâmica postula que, entre dois corpos submetidos a diferentes temperaturas, o calor sempre se transfere do mais quente para o mais frio. O caminho inverso são pode ser percorrido espontaneamente.

E é isto, de fato, o que se verifica nos fenômenos naturais que envolvem trocas de calor.

Para promover a operação inversa, isto é, retirar calor de um corpo frio e entregá-lo a um mais quente, é preciso realizar trabalho sobre o sistema. O problema, na verdade, não é difícil; a observação acurada de alguns fenômenos comuns na vida diária ajudam a compreendê-lo.

A transpiração é uma defesa natural do organismo contra as temperaturas que lhe podem ser danosas. O suor contém água; esta, evaporando-se sobre a pele, absorve calor do corpo, reduzindo a temperatura. O mesmo efeito pode ser observado, mais facilmente, umedecendo a pele com álcool.

Não só o álcool e a água, mas qualquer substância, passando de líquido a vapor, retira do meio ambiente o calor necessário a esta transição. E as máquinas destinadas a produzir artificialmente o frio, subtraindo calor de um corpo, ou de um ambiente fechado, são elaboradas para aproveitarem o fenômeno.

As substâncias favoráveis à produção do frio são denominadas fluidos frigoríferos (refrigerante). O amoníaco, um refrigerante altamente adequado, é tóxico. Por isso, foram desenvolvidos outros produtos menos tóxicos como os clorofluorcarbonetos (CFCs) por volta da década de 1930.

A partir da década de 1990, os CFCs foram trocados pelos hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) e pelos hidrofluorcarbonetos (HFCs), que são menos prejudiciais à camada de ozônio da Terra.

Um refrigerador compõe-se basicamente de um compartimento fechado, que se quer resfriar, e de um tubo longo, chamado serpentina, dentro do qual circula um gás. A serpentina está ligada a um compressor. Uma parte dela se situa no interior do refrigerador; a outra parte fica em contato com o ambiente externo.

O compressor apresenta um pistão que se move dentro de um cilindro. Ali, o gás é comprimido até liquefazer-se na serpentina externa. À medida que passa ao estado líquido, o vapor desprende calor. Assim, a serpentina externa se aquece e cede esse calor ao ambiente.

Quando a válvula de expansão se abre, o líquido penetra na serpentina interna da geladeira. Por não ser ali comprimido, o líquido passa novamente ao estado de gás, e absorve calor do ambiente interno. A seguir, esse gás é novamente comprimido e o ciclo se repete.

A substância usada no interior das serpentinas deve ser tal que, mesmo à temperatura ambiente, requeira pressões relativamente baixas para passar do estado gasoso ao estado líquido. O CFC, por exemplo, se liquefaz a 20º C quando comprimido a 5,6 atm.

Os refrigeradores atuais armazenam os alimentos a uma temperatura que vai desde 3ºC até 5ºC. A estas temperaturas, a atividade dos microrganismos responsáveis pela deterioração dos alimentos torna-se mais lenta, porém não diminui.

Os congeladores mantêm uma temperatura por volta de -18ºC. Nestas condições, os microrganismos deixam de se reproduzir e praticamente anula-se qualquer outra atividade, diminuindo de maneira eficaz a deterioração dos alimentos.

Por que o congelador fica na parte superior do refrigerador?

Colocando o congelador na parte superior, o ar frio, sendo mais denso, desce e troca de lugar continuamente com o ar que se aquece em contato com os alimentos. Forma-se, assim, uma corrente de convecção. A fim de permitir a convecção, as prateleiras do refrigerador são vazadas.

Se o congelador ficasse embaixo, o ar mais frio ficaria concentrado embaixo e não subiria. A troca de calor seria, então, pouco eficiente.

No refrigerador, o motor do compressor desliga-se automaticamente quando a temperatura interna de refrigeração atinge o nível selecionado por meio do botão de regulagem.

Isso ocorre porque o termostato (dispositivo de controle da temperatura) corta o circuito elétrico, afastando os contatos quando a temperatura previamente selecionada é alcançada pelo sistema de refrigeração.

Como existe uma troca de calor entre o refrigerador e o meio circundante, a temperatura sobe, reconectando os contatos do termostato. Quando estes voltam a se ligar, fecham o circuito de alimentação do motor do compressor, e tem início um novo ciclo de refrigeração.

O sistema soluciona o problema de manter mais ou menos constante a temperatura interna do refrigerador.

Componentes elétricos de um sistema de refrigeração

Termostato;
Termostato descongelante;
Chave seletora;
Protetor térmico;
Capacitores;
Bobina da válvula reversora;
Relés;
PTC.

Fonte: br.geocities.com/casaferreira.com.br/wiki.sj.cefetsc.edu.br/mundofisico.joinville.udesc.br/refrigeracao.net