Os tubos capilares controlam a quantidade de refrigerante que flui através do sistema, devido ao seu pequeno diâmetro interno, geralmente entre meio milímetro e dois milímetros. Quando o refrigerante quente e pressurizado sai do condensador e entra nesses tubos minúsculos, há uma grande quantidade de fricção, o que reduz a pressão em cerca de 85%, segundo pesquisas da Ponemon em 2023. A queda súbita na pressão faz com que o refrigerante se expanda rapidamente, esfriando no processo até se tornar essa mistura gelada de líquido e vapor pouco antes de atingir a serpentina do evaporador, onde ocorre a maior parte do resfriamento.
Tubos capilares são utilizados em cerca de 89 por cento das unidades de ar condicionado residenciais como dispositivos de expansão de orifício fixo, substituindo aquelas válvulas mecânicas complicadas que vemos em outros lugares (de acordo com dados da ASHRAE de 2023). Esses pequenos tubos são normalmente fabricados a partir de materiais como cobre ou aço inoxidável. Eles ajudam a regular a quantidade de refrigerante que flui para a seção do evaporador, o que melhora o desempenho do sistema na absorção de calor do ar interno. O motivo pelo qual esses componentes se tornaram tão difundidos? O design simples combinado com desempenho confiável os torna ideais para operações de fabricação em grande escala. Isso é especialmente importante para fabricantes que visam consumidores conscientes do orçamento, que precisam de soluções de refrigeração confiáveis sem gastar muito nas instalações de produção de tubos capilares de ar condicionado em todo o país.
O controle de fluxo é determinado por três fatores principais:
O design otimizado de tubos capilares demonstrou melhorar em 12–15% os índices SEER em sistemas de ar condicionado inversor por meio de um fluxo estável de refrigerante, segundo pesquisas recentes Melhorias no projeto de sistemas HVAC .
Metais que resistem à corrosão desempenham um papel fundamental quando os materiais precisam suportar variações repetidas de temperatura e produtos químicos agressivos ao longo do tempo. A maioria das unidades de ar condicionado ainda depende do cobre para seus componentes internos, com cerca de três quartos dos sistemas de ar condicionado utilizando-o, pois o cobre conduz calor muito bem e pode ser moldado facilmente durante o processo de fabricação, segundo dados recentes da indústria HVAC de 2023. Para sistemas de refrigeração que utilizam especificamente amônia, o aço inoxidável torna-se o material preferido, já que resiste melhor aos efeitos corrosivos. As ligas de latão encontram sua aplicação em certas situações de baixa pressão onde outros materiais poderiam não funcionar tão eficazmente, embora essas aplicações tendam a ser bastante especializadas dentro da indústria.
Tubos de cobre contínuos são produzidos por meio de processos de trefilação a frio que atingem uma tolerância dimensional de 0,5%. A medição contínua por raios X monitora a espessura da parede durante a trefilação, mantendo a uniformidade dentro de ±0,01 mm — essencial para a dosagem precisa de refrigerante em sistemas de ar condicionado de precisão.
Cobre de meio duro eletrolítico (ETP) com teor de oxigênio ≤0,04% evita a fragilização por hidrogênio durante a soldagem. Após o recozimento, os tubos são ajustados para alcançar 65 HRB na escala Rockwell B, equilibrando ductilidade e resistência à pressão. Sistemas automatizados de visão inspecionam todos os tubos para garantir conformidade com as tolerâncias de diâmetro da norma ASME B36.19M antes da expedição.
Fábricas de tubos capilares de AC utilizam trefilação a frio múltipla para alcançar diâmetros tão pequenos quanto 0,5 mm com precisão de ±0,01 mm. A matéria-prima em cobre é reduzida em 6–12 estágios utilizando matrizes de carboneto de tungstênio, garantindo espessura de parede consistente. Sistemas de medição a laser em tempo real mantêm a estabilidade dimensional durante corridas de produção em alta velocidade superiores a 25 m/min.
A geometria otimizada das matrizes (ângulos de aproximação de 12°–16°) e lubrificantes de ácido oxálico com sabão reduzem o atrito na trefilação em 38% comparado às alternativas à base de petróleo (TheZebra.org 2021). Uma sequência progressiva de matrizes mantém as relações de redução entre 1,15 e 1,35 por passagem, permitindo uma redução total da seção transversal de até 75% sem induzir defeitos no material.
Entre as etapas de trefilação, os tubos de cobre passam por recozimento em lotes a 450–550°C em fornos com atmosfera controlada de nitrogênio. Isso restaura a ductilidade (alongamento ≥35%) e garante a recristalização completa em 90 minutos. A análise metalográfica verifica a integridade microestrutural antes da continuidade do processamento.
As cortadeiras CNC de avanço seccionam os tubos em comprimentos de 1,5–6 m com precisão de ± 2 mm a velocidades de até 30 m/min. Sistemas servocontrolados de enrolamento produzem bobinas com peso entre 150–300 kg, mantendo a consistência do diâmetro das bobinas dentro de 0,5 mm. Camadas de separação polimérica evitam danos superficiais durante manuseio e transporte.
A qualidade superficial impacta diretamente o fluxo do refrigerante e a confiabilidade do sistema. Um acabamento interno suave (abaixo de 0,8 µm Ra ) reduz a turbulência e impede o acúmulo de partículas que poderiam causar microobstruções. Imperfeições superficiais que excedem 5% da espessura da parede pode reduzir a capacidade de refrigeração em 12–18% (HVAC Tech Journal, 2023), destacando a necessidade de controles rigorosos de fabricação.
Após a trefilação, os tubos passam por decapagem com ácido nítrico para remoção das camadas de óxido, seguida de um enxágue em três estágios com água desionizada para eliminar produtos químicos residuais. Aspersores de ar de alta velocidade secam os tubos a 65–80°C , reduzindo o teor de umidade para abaixo de 50 PPM —uma etapa crítica para prevenir a corrosão interna.
A embalagem final ocorre em salas limpas Classe ISO 5, com os tubos selados em recipientes com atmosfera de nitrogênio para inibir a oxidação. Sistemas automatizados de manipulação minimizam o contato humano, enquanto contadores a laser de partículas verificam a limpeza conforme a norma MIL-STD-1246E. Instalações de alto nível mantêm os níveis de contaminação em ≤ 10 partículas/cm² para partículas maiores que 0,5 µm.
Cada tubo é testado com uma pressão 2,5 vezes superior à sua pressão de operação (normalmente entre 500 e 800 psi) durante 10 a 15 minutos para confirmar a integridade estrutural. Este teste hidrostático detecta microvazamentos tão pequenos quanto 0,003 mm e garante a confiabilidade sob pressões reais de refrigeração, em conformidade com as diretrizes da ASHRAE 2024.
Micrômetros a laser e medidores ultrassônicos verificam o diâmetro externo com uma tolerância de ±0,01 mm e a espessura da parede com tolerância de ±5%. Essas medições garantem características de fluxo consistentes e são monitoradas em tempo real, com unidades não conformes rejeitadas automaticamente para atender à conformidade ASTM B280.
Testes de vida acelerada simulam 15 anos de uso por meio de 50.000 ciclos de pressão (50–300 psi) e choques térmicos de -40°C a 120°C. Para ser elegível à cobertura de garantia, os tubos devem reter pelo menos 95% da sua resistência inicial à ruptura (≥1.200 psi) após os testes.
Cada tubo é marcado com um código gravado a laser, permitindo rastreabilidade completa até os materiais brutos, parâmetros do processo e registros de inspeção — atendendo aos requisitos de auditoria de 10 anos.
Tubos capilares estão cada vez mais sendo utilizados em bombas de calor movidas por inversores, especialmente à medida que os fabricantes precisam de componentes que funcionem de forma confiável sob condições variáveis de pressão, além do que os sistemas split tradicionais exigem. A migração para alternativas mais sustentáveis, como o refrigerante R-290, tem levado muitos proprietários de fábricas a repensar seus processos operacionais. Cerca de 42% dos fabricantes de tubos capilares para ar condicionado modernizaram seus processos produtivos desde o início do ano passado. Essas atualizações focam na prevenção de problemas relacionados à fragilização por hidrogênio, ao mesmo tempo que acompanham as novas regulamentações de segurança que continuam evoluindo neste setor.
Os tubos capilares têm principalmente a função de dispositivos de expansão com orifício fixo, regulando o fluxo de refrigerante em direção ao evaporador para melhorar a absorção de calor do ar interno.
O cobre é comummente utilizado devido à sua excelente condutividade térmica e facilidade de moldagem, tornando-o adequado para componentes de ar condicionado de alta qualidade.
A queda de pressão é controlada pela geometria do tubo, comprimento e propriedades do refrigerante, que influenciam a resistência ao fluxo e a diferença de pressão.
A norma ASTM B280 especifica cobre com 99,9% de pureza, assegurando compatibilidade com os refrigerantes modernos e definindo propriedades essenciais, como resistência à tração e limites de contaminação por óxidos.
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