Aire Acondicionado Automotriz

Sistema de aire acondicionado

Introducción

Este informe trata del funcionamiento del sistema de aire acondicionado de los vehículos, donde veremos su reseña histórica y en particular explicare cómo es el funcionamiento del sistema de aire acondicionado del chery face donde daremos a conocer, sus componentes, funcionamiento y algunas pruebas.

Objetivos

- Ver la Historia del sistema de aire acondicionado, los cambios que ha tenido a través del tiempo.

- Función del sistema de aire acondicionado

- Sus componentes

- Principales fallas

- La practica Realizada en el taller SKBERGE.

Reseña Histórica

Hace muchos años atrás los autos no eran muy cómodos ya que sus neumáticos eran delgados y sus interiores alfombrados no proporcionaban un paseo muy cómodo. En el invierno los pasajeros se abrigaban, y en verano el único medio para disipar el calor era la brisa que soplaba al viajar entre 25 y 30 KL/H. Nada es más caliente que el interior de un auto, por lo que cuando los fabricantes de autos comenzaron a cerrar las cabinas, era obvio que se tenía que pensar en alguna solución, al principio se colocaron escotillas en el piso, pero esto trajo más polvo y sucio que aire fresco.

En 1884 William Whiteley tuvo la gran idea de colocar cubos de hielo en un contenedor debajo de la cabina de los carruajes y soplar aire adentro por medio de un ventilador conectado al eje. Una cubeta cerca de las aberturas del piso fue el equivalente en el automóvil. Luego vino un sistema de enfriamiento por evaporación llamado ojo climático, en el que se producía un efecto de disminución de la temperatura en el aire haciéndolo pasar sobre agua. Dicho sistema todavía se encuentra disponible en las VAN y los RV. Este sistema fue inventado por una compañía llamada Nash.

El primer auto con un sistema de refrigeración como los actuales fue el Packard 1939, en el que una espiral enfriadora, que no era más que un evaporador muy largo que envolvía toda la cabina, y cuyo sistema de control era el interruptor de un ventilador.

Luego vino Cadillac, que produjo 300 autos con aire acondicionado en 1941. Estos primeros sistemas de aire acondicionado tenían una gran desventaja, no existía un embrague en el compresor, por lo que éste siempre estaba encendido mientras el auto estaba en funcionamiento, y para apagar el sistema, se tenía que parar el auto, salir de éste, abrir el capó y quitar la correa del compresor. No fue sino hasta después de la Segunda Guerra Mundial que Cadillac promocionó una nueva característica: controles para el aire acondicionado. Estos controles estaban localizados en el asiento trasero, por lo que el conductor debía estirarse hacia el asiento trasero para apagar el sistema, pero aún así era mejor que apagar el carro y desconectar la correa del compresor.

Los sistemas de aire acondicionado fueron por muchos años una opción no muy común. No fue sino hasta 1966 que el Motor Seviche Manual publicó que se habían vendido 3.560.000 unidades de aire acondicionado para automóviles que las ventas de autos con la opción de aire acondicionado se dispararon. Para 1987 el número de unidades de aire acondicionado vendidas fue de 19.571.000. En la actualidad se estima que el 80% de los carros y camiones pequeños en uso poseen unidades de aire acondicionado.

El aumento de unidades de aire acondicionado instaladas en los autos en los 70s y los 80s se debió a que a finales de los 70s, en los Estados Unidos las personas comenzaron a mudarse hacía estados más calurosos. Luego las personas que compraban autos deseaban que éstos estuviesen equipados con todas las opciones disponibles. Los vendedores hacían más dinero con estas opciones extras, por lo que comenzaron a incluir equipos de aire acondicionado como una característica básica y no como una opción, a pesar de ser una de las características más caras. Con el tiempo las unidades de aire acondicionado fueron mejorando, por lo que los conductores no tuvieron que preocuparse por el calor que pasaban debido a que sus unidades de aire acondicionado funcionaban bien.

Marco teórico

La función de refrigeración del aire que entra en el habitáculo de los pasajeros no es tan sencilla como la calefacción, y por ello ha tardado más en desarrollarse a través del tiempo en los vehículos de serie. El sistema de aire acondicionado requiere unos componentes específicos más complejos, así como un fluido adecuado para el intercambio de calor. A diferencia del sistema de calefacción, en que el líquido refrigerante absorbe calor del motor y se lo cede a los radiadores (refrigeración y calefacción).

En el caso del aire acondicionado, su funcionamiento se divide en etapas las cuales se verán a continuación:

Compresión: el fluido se encuentra en estado gaseoso y es aspirado por el compresor a baja presión (3bar) y baja temperatura (5ºC) y sale comprimido a alta presión (20bar) y alta temperatura (110ºC). La energía necesaria para llevar a cabo este trabajo de compresión, se le aporta la correa del alternador, que también suele mover la bomba de líquido refrigerante.

Condensación: El fluido está en estado gaseoso, entra en el condensador a alta presión y temperatura. Empieza la cesión de calor del fluido, el aire que atraviesa el intercambiador, produciéndose la condensación del fluido frigorífico, saliendo del condensador en estado líquido a alta presión y temperatura media.

Filtrado y desecado: El fluido en estado líquido pasa por el filtro deshidratante, que absorbe la humedad que pueda contener el fluido. Además, pasa a través de un elemento filtrante que retiene las impurezas presentes en el líquido. No debe afectaren nada al estado termodinámico del fluido

Expansión: El fluido en estado líquido a 19bar y 60ºC penetra en la válvula de expansión termostática, produciendo una caída brusca de presión y temperatura. El fluido sale de la válvula en estado difásico, a una presión de 3bar y una temperatura de 0ºC.

Evaporación: El fluido en estado difásico entra en el evaporador, donde comienza el intercambio de calor con el aire exterior que entra al habitáculo. El fluido necesita absorber calor para poder evaporarse, y lo toma del aire que atraviesa el evaporador. A su vez, la humedad presente en este aire se condensa sobre las aletas (superficie fría) y se acumula en una bandeja bajo el intercambiador, para después ser evacuada al exterior mediante un conducto de desagüe.

Componentes fundamentales de un circuito de aire acondicionado

Compresor: El compresor consume potencia del motor del automóvil en producir una compresión de un gas refrigerante que servirá para obtener una potencia frigorífica.

El gas es aspirado por el compresor, formado por un cigüeñal con una polea por donde recibe el movimiento del motor del automóvil, sobre este cigüeñal van unidos por las correspondientes bielas, dos pistones que se mueven en sus respectivos cilindros situados en el cuerpo del compresor.

Sobre estos pistones está situado el plato de válvulas, donde se encuentran situadas las respectivas válvulas de admisión y la de escape. Y en su parte superior una culata que además del conducto de aspiración y el de descarga, tiene unos canales que unen la aspiración con ambos cilindros y el canal de descarga que los una a ambos con el conducto de salida de gas comprimido. La base se cierra por otra tapa sobre la cual va el aceite lubricante.

Los pistones llevan en algunos casos, un aro de teflón grafitado que no llega a unir dejando una ranura entre puntas por la que puede pasar una parte del gas que se va al Carter durante la compresión, disuelve la parte del aceite que junto con el gas pasa a la cámara de compresión durante la aspiración y luego circula por toda la instalación.

Hay algunos compresores que no llevan aro de teflón dejando una tolerancia entre el pistón y el cilindro por donde circula el gas para obtener aceite

Válvula de admisión y descarga:

Estas válvulas van fijadas en las placas que separan los cilindros o cámaras de la compresión y las cámaras de llegada o salida del compresor.

1: Pistón en el centro muerto superior

2: Válvula de succión abierta

3: Pistón en el centro muerto inferior

4: Válvula de descarga abierta

Su funcionamiento:

La depresión producida por el descenso del pistón ayudado a la presión de retorno del gas, hace que la válvula de admisión se abra y permite el llenado del cilindro hasta que este llega a su punto muerto inferior cerrándose cuando para la succión.

Superado el punto muerto inferior comienza la compresión hasta que el pistón esta cercano a su punto muerto superior, esta alta presión vence la fuerza que ejerce la válvula de descarga permitiendo la salida de gas a alta presión y temperatura. Cuando el pistón llega al punto muerto superior deja de comprimir y la válvula de descarga vuelve a cerrarse.

El aceite disuelto en el gas lubrica estas válvulas ayudando a que el cierre sea perfecto y a la vez al quedar la película de aceite evita el desgaste o huella de las válvulas sobre el plato de válvulas después de millones de aperturas y cierres.

Para evitar que el pistón golpee el plato de válvulas cuando llegue a su punto muerto superior los compresores se diseñan dejando un pequeño espacio entre el pistón y el plato de válvulas a este espacio se le llama Claro.

No todo el gas a alta presión sale por la válvula de descarga al llegar el pistón a su punto muerto superior, la cantidad que permanece en el espacio de claro, recibe el nombre de vapor claro.

Evaporador: construido con finas placas embutidas soldadas al horno por el sistema de inducción conjuntamente con los tubos de entrada y salida.

Los tubos de unión entre placas están formados por las propias placas. Entre ellas van tiras de aletas rasgadas y en forma de zigzag soldadas junto con las placas de una sola vez.

Válvula de expansión

Funcionamiento: llega el gas licuado procedente del condensador, por lo que tiene un acoplamiento para entrada y otro de salida.

Entre la entrada y la salida hay un cierre, normalmente una bola de acero, que empujada por un resorte y efectúa el cierre. Este resorte es regulable por un tornillo inferior.

En la parte superior se encuentra una membrana de acero redonda cerrada por dos tapas, una inferior que va soldada al cuerpo de la válvula y otra superior soldadas entre sí. A la tapa superior lleva soldado un tubo capilar, al final del cual se efectúa arrollamiento que actuará como sensor. Este arrollamiento se hace para ganar superficie de sensor pero también se utiliza un tramo de tubo más grueso cerrado por un extremo y con el tubo capilar soldado al otro extremo.

En la parte inferior de la membrana hay un platillo de apoyo y el eje que se apoya en el otro extremo de la bola cierre.

Esta válvula, aunque es regulable, hay que preseleccionarla cuando se diseña el evaporador según el caudal que será necesario para su buen funcionamiento.

La parte superior de la membrana, tubo capilar y arrollamiento o bulbo, va rellena de gas en fase líquida que se mantiene a presión.

El bulbo va fijado firmemente sobre el tubo de salida del evaporador y aislado por medio de pasta de caucho con el fin de que el gas contenido en su interior pueda detectar cualquier cambio de temperatura en el tubo de salida del evaporador.

Cuando el gas que sale del evaporador, sale más caliente o frío, esta temperatura se transmite al gas del bulbo. Este gas cuando se enfría baja su presión, deja de empujar la membrana, esta al eje del cierre y la bola cierra el paso de gas al evaporador durante unos segundos mientras esta temperatura de gas se mantiene baja a la salida del mismo.

Durante este tiempo de cierre, el aire del habitáculo sigue pasando a través del evaporador y cediendo temperatura al gas que sigue expansionándose con lo que su temperatura aumenta. Este aumento de temperatura es captado por el sensor calentándose su propio gas y aumentando su presión que por medio de la membrana empuja con el eje, la bola de cierre provocando la apertura de la válvula y el paso de gas al interior del evaporador donde se expansiona y repite el ciclo, al enfriarse el gas vuelve a enfriar el del sensor que baja su presión, cede el esfuerzo del resorte provocando el cierre de la válvula.

Estos ciclos se producen constantemente, con lo cual el gas se mantiene en el evaporador a una presión casi constante y su funcionamiento es correcto.

La válvula de expansión descrita es con compensación de presión interna, porque la parte inferior de la membrana está expuesta a la presión de expansión en el evaporador.

Hay otro tipo de válvula de expansión muy parecida a la descrita pero con un tubo capilar que va desde la cámara inferior de la membrana hasta una conexión en el tubo de salida del evaporador junto a la fijación del bulbo sensor.

Esta válvula tiene una pared, que separa la cámara bajo membrana del conducto de salida del gas hacia el evaporador, esta "pared" está atravesada por los ejes de apoyo del platillo que sostiene el apoyo de la bola de cierre.

Este tipo de válvula se llama de compensación externa y es para aumentar la sensibilidad de la válvula.

El condensador: de un circuito frigorífico es un intercambiador de calor situado a la salida del compresor, que recibe el gas comprimido a alta temperatura.

Posibles fallas del aire acondicionado:

*Uno de los problemas del aire acondicionado, puede venir por el compresor que es la parte mecánica de los aires, causados por otros elementos, como por ejemplo las fallas del servicio de admisión y descarga

*La entrada y salida del refrigerante

* fallas de las válvulas reguladoras de capacidad variable, que en reglas generales se produce por los roces de los pistones del compresor y lo descubrimos cuando se saca la válvula de expansión.

* Los bloqueos y las roturas se producen por el retorno de gas en fase líquida, al compresor

*La polea en mal estado

*falta de lubricante, los compresores y sus elementos deben estar bien lubricados, en los sistemas de refrigeración, el engrase de los compresores lo efectúa el aceite que el gas refrigerante ha arrastrado disuelto en el mismo.

*mal apriete de tornillos

*los pistones desgastados por fricción

*Mal estado de rodamiento central de la polea del compresor*falta de rectificación en las paredes de los cilindros de las válvulas

*las válvulas en mal estado

*mal fijación del compresor en el automóvil

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