Combater a vibração do compressor: porque é que a velocidade variável inverter elimina os chocalhos das unidades de velocidade fixa
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O chocalho, o estalido ou a pancada que se ouve quando um ar condicionado portátil ou de divisão de velocidade fixa faz arrancar o compressor não é sinal de avaria — é uma consequência inerente à conceção do motor. Um motor de indução monofásico que aciona um compressor rotativo ou alternativo tem de passar do repouso à velocidade máxima de funcionamento numa fração de segundo, contra o binário de retorno do circuito de refrigerante pressurizado, recorrendo a uma corrente de rotor bloqueado cinco a oito vezes superior à corrente de funcionamento em regime permanente. Essa combinação — enorme pico de corrente, pico instantâneo de binário e resistência de retorno — cria um choque mecânico que se propaga pelo corpo do compressor, pelos seus suportes de fixação, pelas paredes da estrutura e por qualquer superfície que a unidade toque. Elimine o choque e elimina o ruído.
Porque é que os compressores de ar condicionado de velocidade fixa chocalham no arranque?
Um compressor de ar condicionado de velocidade fixa é acionado por um motor de indução monofásico (um motor de corrente alternada que funciona a uma velocidade determinada pela frequência da alimentação — 50 Hz na Europa — e sem controlo eletrónico de velocidade). Quando é ligada a alimentação, o motor tem de acelerar de zero até à sua velocidade síncrona de aproximadamente 2,900 RPM em menos de 300 milissegundos. Durante esta aceleração, o motor consome uma corrente de rotor bloqueado (LRC — a corrente consumida pelos enrolamentos do motor quando o rotor está parado, tipicamente cinco a oito vezes a corrente de funcionamento à plena carga nos motores de indução monofásicos) de 15–40 amperes a partir de uma alimentação de 230 V, consoante a dimensão do compressor.
Em simultâneo, o mecanismo do compressor rotativo ou alternativo tem de vencer o diferencial de pressão entre o lado de alta pressão do condensador e o lado de baixa pressão da aspiração do circuito de refrigerante — um diferencial que se acumula durante o ciclo de paragem, à medida que o refrigerante migra e a pressão se equaliza parcialmente, mas que raramente atinge o equilíbrio total antes do arranque seguinte. O motor tem de fornecer binário suficiente para forçar o mecanismo de compressão a vencer esta contrapressão enquanto ainda acelera. O efeito combinado — pico elétrico nos enrolamentos, dilatação térmica do isolamento dos enrolamentos, choque mecânico através do corpo do compressor — produz o chocalho característico que os proprietários de unidades de velocidade fixa descrevem como «cada arranque soa como se algo tivesse caído lá dentro».
Quanto mais ruidoso é o arranque de um compressor de velocidade fixa em comparação com o funcionamento em regime permanente?
| Fase de funcionamento | Ruído interior típico (monobloco, a 0.5 m de distância) | Duração | Principal fonte de ruído |
|---|---|---|---|
| Funcionamento em regime permanente — ventoinha alta | 48–54 dB(A) | Contínua | Caudal de ar da ventoinha e zumbido do compressor em regime permanente |
| Funcionamento em regime permanente — ventoinha baixa | 42–48 dB(A) | Contínua | Predomínio do zumbido do compressor |
| Transitório de arranque do compressor | 58–68 dB(A) de pico | 0.2–0.5 segundos | Choque mecânico através da estrutura |
| Paragem do compressor — estalido de equalização de pressão | 52–60 dB(A) de pico | 0.1–0.2 segundos | Libertação da pressão de refrigerante através da válvula de expansão |
| Arranque do compressor inverter (rampa de subida) | 43–47 dB(A) | Rampa de 3–8 segundos | Aumento gradual da ventoinha e do compressor — sem choque |
| Inverter à velocidade mínima (referência) | 30–38 dB(A) | Contínua durante o modo de manutenção | Ventoinha a baixa velocidade — sem choque do compressor |
O pico de arranque de 58–68 dB(A) representa um aumento de 10–20 dB(A) acima do funcionamento em regime permanente. Do ponto de vista psicoacústico, um aumento de 10 dB(A) é percecionado como sensivelmente o dobro do volume — pelo que o transitório de arranque do compressor é percecionado pelo ouvinte médio como duas a quatro vezes mais ruidoso do que o funcionamento em regime permanente. Num quarto de 15 m² à noite, onde o ruído de fundo é de 25–30 dB(A), o transitório de arranque atinge um pico a um nível comparável ao de uma conversa falada a decorrer na divisão. É breve, mas é exatamente o tipo de evento acústico súbito com maior probabilidade de provocar o despertar de um sono ligeiro.
Como é que um compressor inverter elimina o chocalho no arranque?
Um compressor acionado por inverter utiliza um variador de frequência (VFD — um controlador eletrónico que converte a alimentação da rede de 230 V / 50 Hz num barramento CC de frequência variável, permitindo que o motor do compressor arranque a 5–15 Hz e suba suavemente em rampa até à sua frequência de funcionamento ao longo de vários segundos). Arrancar a 5 Hz significa que o motor gira inicialmente a aproximadamente 150 RPM — muito abaixo do objetivo de plena velocidade de 2,900 RPM — o que limita a corrente de arranque a cerca de 150% da corrente de funcionamento, em vez dos 500–800% de um arranque de velocidade fixa.
A consequência mecânica é igualmente significativa. A baixa velocidade de arranque, o compressor desenvolve apenas um binário modesto — suficiente para vencer a contrapressão do refrigerante de forma gradual, e não com um impulso de choque. O circuito de refrigerante tem tempo para se ajustar à medida que a pressão sobe lentamente do lado da descarga. Não há pico de corrente, nem choque de binário, nem excitação de ressonância da estrutura. A rampa de subida do inverter de 5 para 50 Hz demora 3–8 segundos e é acusticamente indistinguível de um aumento gradual da velocidade da ventoinha — que é exatamente o que o ocupante ouve.
Golpe de líquido de refrigerante: o modo de falha raro, mas ruidoso, das unidades de velocidade fixa que soa como um compressor gripado
O golpe de líquido de refrigerante ocorre quando o refrigerante líquido — que deveria estar totalmente vaporizado antes de chegar ao compressor — entra na câmara de compressão na fase líquida e é atingido pelo pistão ou pelo rotor a alta velocidade. Como os líquidos são incompressíveis, o impacto mecânico cria uma pancada forte e característica — frequentemente descrita como um baque metálico ou uma martelada — seguida de um breve período de ruído reduzido enquanto o compressor perde momentaneamente o sincronismo. O golpe de líquido distingue-se do chocalho normal de arranque e é geralmente causado por sobrecarga de refrigerante, baixo sobreaquecimento na aspiração ou uma migração de refrigerante líquido para a entrada do compressor durante o ciclo de paragem, ao longo de um período de inatividade prolongado. É mais comum nas unidades de velocidade fixa do que nas unidades inverter, porque os inverter arrancam suficientemente devagar para que qualquer líquido migrado se vaporize antes de o ciclo de compressão começar. Um som recorrente de golpe de líquido justifica uma inspeção por um técnico certificado em gases fluorados (F-Gas).
Que passos de manutenção reduzem o ruído de vibração do compressor de velocidade fixa nas unidades existentes?
- Inspecione e substitua as buchas de borracha de fixação do compressor a cada três a quatro anos — os apoios antivibração de borracha comprimem-se e endurecem com o tempo, perdendo a sua eficácia de isolamento e transmitindo mais choque para a estrutura.
- Aperte todos os parafusos de chapa nos painéis da estrutura, sobretudo os que se encontram junto ao compartimento do compressor. Os parafusos soltos permitem que os painéis chocalhem à frequência de excitação do choque de arranque — uma verificação de 5 minutos com uma chave de parafusos pode eliminar a maior parte do chocalho percecionado sem substituir qualquer componente.
- Coloque a unidade sobre um tapete antivibração denso (neopreno, Shore 40A, 20 mm de espessura) em vez de a assentar diretamente num piso duro — a vibração do choque do compressor transmitida pelo chão acrescenta um ronco de baixa frequência ao ruído de arranque.
- Certifique-se de que o banco de condensadores (os condensadores que fornecem o desfasamento de arranque e de funcionamento ao motor de indução monofásico) está dentro das especificações — um condensador degradado aumenta a pulsação do binário de arranque e agrava o choque de arranque. Meça a capacitância com um multímetro; substitua se estiver mais de 10% abaixo do valor nominal.
- Nas unidades de velocidade fixa com a função Hot-Start Protection: confirme que está ativada. Esta função atrasa o rearranque do compressor durante 3 minutos após a paragem, permitindo que a pressão de refrigerante se equalize parcialmente antes do arranque seguinte — reduzindo as necessidades de binário de arranque e o choque mecânico associado em 20–30%.
Os proprietários que passaram de um monobloco de velocidade fixa para um split portátil inverter descrevem invariavelmente o silêncio no arranque como uma das diferenças mais imediatamente percetíveis — não a melhoria da eficiência de arrefecimento, que leva uma época a apreciar nas faturas de eletricidade, mas a ausência do choque de arranque, que se nota logo a partir da primeira noite de utilização.
O silêncio de arranque do compressor inverter é uma das mais claras melhorias de qualidade de vida que oferece face às alternativas de velocidade fixa — uma melhoria imediatamente percetível e que não exige qualquer medição para ser apreciada. As unidades split portáteis inverter combinam esta vantagem acústica com um consumo sazonal de energia 20–40% inferior e um controlo de temperatura mais rigoroso, razão pela qual esgotam sistematicamente em primeiro lugar durante os episódios de onda de calor na Europa.