¿Para qué sirve?
Su misión es mejorar la sensación del conductor del automóvil y de sus acompañantes, para darle un grado más de confort en el ambiente. El conductor a partir de 26º o menos de 21º siente una sensación de calor y frío respectivamente que empeora el confort de los ocupantes. El calor en el coche se produce por la energía solar, sobre todo si el coche es de color oscuro, o la tapicería es oscura. También se produce por el hacinamiento de personas, es decir, el calor corporal, el calor de la carretera y el de los elementos del vehículo como el motor. Se basa en un intercambio de calor, mediante un principio termodinámico. Cuando dos cuerpos se unen el que tiene más calor cede temperatura al frío hasta igualar temperaturas superiores a los 800ºK Kelvin.
Circuito de aire acondicionado
Lo conforman una serie de elementos de los cuales iremos poniendo sus características. El funcionamiento depende de dos niveles de presión. Estos dos niveles los conforma el compresor por una parte y el expansor por otra.
Compresor:
Hace circular el fluido refrigerante en el interior del sistema. El fluido primero se aspira en forma de vapor, con baja presión y poca temperatura y luego lo impulsa al sistema de alta presión con más temperatura. El compresor en un extremo tiene una polea que gira con el giro de las demás poleas de la distribución del motor. En primer lugar no se encuentra accionado, cuando lo accionamos un embrague electromagnético se activa y gira también el compresor. Es por eso que cuando activamos el aire acondicionado el motor tiene más carga y por ello es debida su disminución de potencia. El compresor como otros elementos del automóvil necesita estar lubricado. En este caso hay un 40% de este lubricante que se mezcla con el líquido refrigerante para que circulen a la par y lubriquen las zonas necesarias del circuito, como por ejemplo la válvula de expansión. Cabe decir que el compresor trabaja mediante gas, ya que líquido destruiría parte de sus componentes.
Su funcionamiento es debido a que la polea mueve un plato de mando a través de un rotor de levas, montado en unos cojinetes axiales. Las bielas fijadas al plato de mando están unidas por rótulas que mueven émbolos en translación. En la cara posterior se encuentra la culata que tiene unas válvulas de láminas que regulan la entrada y salida del fluido en los cilindros. Hay varios tipos:
Compresores Reciprocantes:
El diseño de este tipo de compresores es similar a un motor de automóvil moderno, con un pistón accionado por un cigüeñal que realiza carreras alternas de succión y compresión en un cilindro provisto con válvulas de succión y descarga. Debido a que el compresor reciprocante es una bomba de desplazamiento positivo, resulta apropiado para volúmenes de desplazamiento reducido, y es muy eficaz a presiones de condensación elevada y en altas relaciones de compresión.
Compresores de tipo abierto:
Los primeros modelos de compresores de refrigeración fueron de este tipo. Con los pistones y cilindros sellados en el interior de un Cárter y un cigüeñal extendiéndose a través del cuerpo hacia afuera para ser accionado por alguna fuerza externa. Tiene un sello en torno del cigüeñal que evita la pérdida de refrigerante y aceite del compresor. Este compresor ha sido reemplazado por el moto-compresor de tipo semihermético y hermético, y su uso continua disminuyendo a excepción de aplicaciones especializadas como es el acondicionamiento de aire para automóviles.
Moto-compresores semiherméticos:
Este tipo de compresores fue iniciado por Copeland y es utilizado ampliamente en los populares modelos Copelametic. El compresor es accionado por un motor eléctrico montado directamente en el cigüeñal del compresor, con todas sus partes, tanto del motor como del compresor, herméticamente selladas en el interior de una cubierta común. Se eliminan los trastornos del sello, los motores pueden calcularse específicamente para la carga que han de accionar, y el diseño resultante es compacto, económico, eficiente y básicamente no requiere mantenimiento. Las cabezas cubiertas del estator, placas del fondo y cubiertas de Carter son desmontables permitiendo el acceso para sencillas reparaciones en el caso de que se deteriore el compresor.
Moto-compresor hermético:
Este fue desarrollado en un esfuerzo para lograr una disminución de tamaño y costo y es ampliamente utilizado en equipo unitario de escasa potencia. Como en el caso del moto-compresor semihermético, el motor eléctrico se encuentra montado directamente en el cigüeñal del compresor, pero el cuerpo es una carcaza metálica sellada con soldadura. En esti tipo de compresores no pueden llevarse acabo reparaciones interiores puesto que la única manera de abrirlos es cortar la carcaza del compresor.
Condensador:
Es un intercambiador de calor formado por un serpentín tubular que dispone de una gran superficie de refrigeración. Evacua el calor del líquido refrigerante que está gaseoso para pasarlo a líquido. Se coloca delante del radiador para que sea el aire que entra por el frontal el que enfríe el líquido.
El rendimiento del condensador depende de su forma física. Depende del número de serpentines, del grosor, del diámetro, de la longitud, del material con el que está hecho etc. Hay varios tipos:
Serpentín de tubo de cobre y aletas de aluminio:
Normalmente estos condensadores están formados por dos circuitos paralelos de tubo de cobre. Igual que en los evaporadores está formado por tiras de aletas embutidas y dobladas. A través de las mismas se colocan las horquillas de tubo de cobre. Formado el paquete los tubos son expansionados haciéndose el total contacto con las aletas. Finalmente se sueldan las curvas a los tubos en horquilla formando los circuitos y los tubos de entrada y salida. ooooo
Serpentín de tubo reticulado:
Este modelo tiene la ventaja sobre otros modelos que su rendimiento es muy elevado y e precio menos caros que los otros. Entre los tubos planos va una aleta de aluminio embutida, y soldada al horno.
Flujo paralelo o multiflujo:
Este tipo es el de mayor rendimiento existente; su construcción es parecida a los radiadores. Formado por dos colectores laterales unidos por tubo reticulado extrasionado de sección muy delgada unos 2 mm de grosor en aluminio. Entre los tubos, aleta embutida rasgada y doblada en zigzag. Todo el conjunto es soldado al horno por el sistema NOCOLOCK. EL paquete de tubos es cambiado en sentidos direccionales de paso por medio de placas insertadas en los colectores. Este tipo de condensador fue proyectado para trabajar con el nuevo refrigerante R-134a.
Flujo paralelo y serpentines:
Este modelo también de un alto rendimiento es de fabricación similar al modelo anterior. Pero los tubos en vez de ser tramos rectos forman serpentines en forma de S con lo cual permite que las dilataciones y contracciones producidas al calentarse y enfriarse tiene un cierto nivel de elasticidad mejorando el rendimiento por fatiga.
Evaporador:
Está instalado en el lado de baja presión. El aire cede calor al fluido refrigerante antes de pasar, ya frío y deshumidificado dentro del coche. Está formado por un conjunto de tubos en circuitos paralelos donde circula el líquido en gas a baja presión procedente de la válvula de expansión. Frente a él se pone un electro ventilador que coge el aire de fuera y lo mete dentro pasando por el evaporador. Luego pasa al compresor en estado gaseoso. El aire frío es canalizado al interior.
Filtro deshidratador:
Va colocado en el lado de alta presión a la salida del condensador y por él circula el líquido refrigerante en estado líquido. Actúa como depósito de reserva de refrigerante, filtra el líquido en circulación en la instalación, reteniendo impurezas. Absorbe la humedad contenida en la instalación para que no se cree hielo.
Válvula de expansión:
Está en el circuito de entrada del evaporador y define el lado de alta y baja. Reduce la presión por expansión del fluido, vaporizando y dosificando la llegada del mismo al evaporador. El refrigerante debe evaporarse completamente en el evaporador y salir de él en estado gaseoso ligeramente recalentado. La regulación se controla mediante una válvula que controla el caudal. Luego pueden utilizarse las válvulas de expansión de tubo. Van situadas en el tubo de entrada del evaporador y además en su interior llevan un tubito calibrado según necesidades a través del cual pasa siempre la misma cantidad de gas líquido.
Tubos y racores:
En los coches se utilizan las tuberías de caucho con trenzados en algodón. Para que no sea traspasados disponen de dos envolturas de protección. También se utiliza tubos de metal para codos que vibran.
Termostato y presostato:
El termostato regula la temperatura en el interior del coche. Este está gobernado por el conductor mediando un botón pudiendo seleccionar el nivel de frío.
El presostato regula la presion y conecta y desconecta la compresión dependiendo de esta.
Bloque climatizador:
Es un cuerpo formado en parte por plástico que compone el evaporador y el radiador de la calefacción. Tiene una serie de trampillas para canalizar el aire. Aspiran el aire del exterior y sale por las diferentes salidas por medio de trampillas. Esas trampillas se mueven mediante unos cables. También puede hacerse mediante un sistema neumático que dispone de un pulmón activador en cada trampilla. Para ello necesita un vacío que aprovecha del colector de admisión del motor. Luego un mando de distribución permite crear el vacío a los pulmones para activar las trampillas. Los pulmones se conectan mediante unos tubos al cajetín de mando que el conductor determina si cerrar o abrir las trampillas.
¿Cómo funciona?
El compresor impulsa fluido en forma de vapor hacia el condensador a alta presión y temperatura, donde a su paso se produce un enfriamiento por la corriente del aire que atraviesa éste, activada por la marcha del vehículo o por los monoventiladores que hay detrás del radiador de refrigeración. Sobre el tubo de salida del condensador está conectado el presostato trifunción que sirve para accionar los ventiladores del condensador para reducir la temperatura del refrigerante. El fluido gaseoso en el condensador alcanza su mayor punto de condensación pasando al estado líquido. Luego sale a alta presión y llega a la botella deshidratadora donde es filtrado de humedad para salir a la válvula de expansión donde se vaporiza al expandirse y atravesar la corriente de aire de las turbinas cede el calor al fluido y así llega frío al interior.
Caracteristicas:
1. El compresor resta potencia al motor cuando funciona a pleno rendimiento. Cuando estamos en ciudad o en un atasco con el aire puesto el compresor puede hacer que las r.p.m del motor bajen y suban considerablemente. Si queremos hacer un adelantamiento en carretera en una convencional con un carril para cada sentido a otro vehículo vamos a notar la falta de potencia. Una de las opciones es quitarlo para efectuar el adelantamiento, ya que para ello necesitamos toda la cantidad posible de potencia para hacer el adelantamiento sin peligro. Lo podemos hacer manualmente o el coche cuando ve que necesitamos un potencial grande corta el aire automáticamente 2. Mientras funciona el aire si la temperatura del evaporador es superior a 5ºC, la unidad electrónica predispone al compresor para suministrar el caudal máximo. Por debajo de esta temperatura la unidad eléctrica activa la válvula de control de caudal para reducirlo al mínimo. Y si no llega desconecta el embrague electromagnético. 3. La central electrónica desactiva también el embrague del compresor cuando la temperatura del motor supera los 107ºC.
Regulación automática de la temperatura
Un coche con climatizador puede regular la temperatura de dos maneras, manual y automática. En los automáticos primero regulamos nuestra temperatura que deseamos. Luego una central electrónica de control activa los dispositivos. Primero una central electrónica activa el climatizador colocando las trampillas y activando el monoventilador a la velocidad conveniente. Al descender la temperatura del interior el régimen del monoventilador desciende progresivamente y cuando llega a la temperatura adecuada se queda funcionando al mínimo régimen. Al calculador le llegan señales de temperatura. En función de estas señales el calculador determina la posición de la mariposa de distribución de aire. Mediante un programa informático el calculador crea una estrategia posicionando sus trampillas. El caudal de aire impulsado se regula controlando la velocidad de rotación del monoventilador del climatizador. El usuario puede cambiar el mando de la posición automática a la manual, regulando así el monoventilador. Las sondas de temperatura utilizadas en los sistemas de climatización son del tipo termistancia cuyo valor resistivo varía en función de la temperatura a la que están sometidas. La trampilla de distribución de aire, reciclado y mezcla son accionadas por motores eléctricos de pasos, comandados por la unidad de control que les envía los impulsos de mando necesarios. Estos motores están en el bloque climatizador y disponen de un sensor de posición capaz de detectar la situación de las trampillas. Todo termina en el cuadro de mandos del conductor donde tiene todas las teclas para todas las funciones del climatizador.
Carga y descarga del circuito
Gracias a una máquina llamada estación de carga podemos cargar el aire acondicionado de nuestro coche. Consta de un cilindro de carga con manómetros incorporados sobre el que se disponen las válvulas de carga y de entrada de líquido, ambas en su extremo inferior, mientras que en el superior se monta las válvulas de entrada de gas y purga del cilindro. En la plataforma interior del carro se acopla la bomba de vacío activada por un interruptor.
¿Cómo se realiza la carga?
1) Vaciado de circuito: Se extrae el agente frigorífico que no se tiene que volver a utilizar. Salvo que pueda ser reciclado. Conectamos el coche a la estación de carga, soltando el tubo de unión de la válvula a la bomba de vació y se sumerge en un recipiente de aceite. Se abren luego las válvulas lentamente para dejar pasar el fluido y evitar que arrastre aceite. Dura media hora esta operación hasta que los manómetros indican una presión 0.
2) Llenado del cilindro de carga: Se realiza de forma líquida conectando el equipo la botella contenedora del fluido refrigerante. Se afloja el tubo de la válvula 8 para dejar salir un poco de fluido y luego con la válvula 9. Así sale todo con el aire incluido. En el cilindro de carga debe ser introducido un volumen de fluido superior en una vez y media al necesario para llenar totalmente la instalación del coche. Dado que el volumen varía de acuerdo a la presión.
3) Carga del sistema: Se puede realizar por el circuito de alta o de baja. El motor tiene que estar parado y con temperatura ambiente. El líquido se introduce de forma líquida por el lado de alta presión abriendo las válvulas respectivas de entrada de líquido. El líquido comienza a entrar en el circuito descendiendo el nivel del mismo en el cilindro de carga, señalizando en la correspondiente escala la cantidad desalojada. Cuando se llena se cierran todas las válvulas.
4) Rellenado del circuito: Esto se hace por si existe algún tipo de fuga. Podemos verlo en la botella deshidratadora en forma de burbujas. Se procede al rellenado en baja presión con el motor en marcha, siempre vigilando el manómetro. Este se da finalizado cuando la mirilla de la botella deshidratadora hayan desaparecido las burbujas.