ELABORADO
POR:
Prof. Alvaro J. Martínez Ch.
I.P.T.I.A.
Aguadulce, Coclé
Curso de aire acondicionado para automoviles
Indicaciones generales
Los acondicionadores de aire son en primer lugar instalaciones de refrigeración que, por así decir,
complementan la calefacción de equipo de serie y, conjuntamente con ésta, climatizan totalmente el vehículo.
El acondicionador de aire instalado en el vehículo esta integrado en el sistema de ventilación y calefacción.
Climatizar o acondicionar el aire significa regular la temperatura, la humedad, la pureza y la circulación del aire. Un acondicionador de aire en el vehículo enfría el aire y extrae de éste la humedad y el polvo. Por medio de las unidades manuales o automáticamente combinadas de refrigeración y calefacción el conductor puede regular a su elección la temperatura en el interior del vehículo. El acondicionador de aire trabaja según el principio del sistema de refrigeración por compresor (nevera) y se compone de los siguientes elementos principales:
1. Compresor —--------------- incorporado al motor
2. Condensador —------------ instalado delante del radiador
3. Evaporador —--------------- colocado delante del cuerpo de la calefacción
4. Acumulador —-------------- instalado en la tubería de aspiración
5. Válvula de orificio —------ instalada en el líquido, delante del evaporador
6. Diversos órganos de regulación, tuberías flexibles, agente frigorífico.
Principios de funcionamiento del aire acondicionado
El funcionamiento del acondicionador de aire está sometido a tres leyes naturales:
1.a ley — El calor se mueve siempre desde el objeto más caliente hacia el objeto más frío.
El calor es una forma de energía; la temperatura es una medida para su intensidad.
2.a ley — Para convertir un líquido en vapor es necesario calor.
Si, por ejemplo, el agua hierve sobre un quemador, absorbe una gran cantidad de calor sin que varíe
su temperatura al evaporarse.
Si, por el contrario, se extrae calor del vapor, entonces el vapor se condensa y se convierte en líquido.
La temperatura a la cual el agua hierve, o el vapor de agua se condensa, depende de la presión. Al aumentar la presión aumenta la temperatura de ebullición.
3.a ley — Al comprimir un gas, aumenta su temperatura y su presión.
Ejemplo: cuando el pistón de un motor Diesel se mueve hacia arriba, comprime el aire. Al comprimirse se genera una alta temperatura que, si se inyecta combustible en el cilindro, lo inflama inmediatamente.
El ciclo fundamental de refrigeración en el que encuentran aplicación las citadas leyes se efectúa en la siguiente forma:
1. El agente frigorífico líquido absorbe calor del medio ambiente al evaporarse (1ª y 2ª leyes).
2. El vapor caliente es comprimido y alcanza una temperatura superior a la del aire del medio ambiente (3ª ley).
3. El aire del medio ambiente (que está más frío) absorbe calor y condensa el vapor convirtiéndolo en líquido (1ª y 3ª leyes).
4. El líquido fluye hacia el punto de partida del ciclo y se vuelve a utilizar.
El compresor, por medio de su efecto de bombeo a través del acumulador (que a su vez ejerce la función de separador de líquido), aspira del evaporador vapor del agente frigorífico a baja presión y baja temperatura y comprime este vapor a una presión más alta y a una temperatura más alta.
El separador de líquido es necesario porque con el vapor del agente refrigerante pueden ser arrastrados también restos de líquido no evaporado, que, si llegasen al compresor, lo destruirían. En el acumulador puede evaporarse totalmente el líquido restante. Este es entonces aspirado por el compresor conjuntamente con el vapor del agente frigorífico normal. El aceite procedente de la circulación que pueda haber en el acumulador es conducido de nuevo al sistema a través de un orificio para aceite que se encuentra en el fondo del acumulador.
Desde el compresor, el vapor del agente frigorífico "caliente" es comprimido hacia el condensador (intercambiador de calor) a través de la tubería de gas caliente. Por el condensador pasa el aire exterior más frío y extrae calor del vapor del agente frigorífico
En el condensador, el vapor del agente frigorífico se enfría hasta por debajo del punto de ebullición del agente frigorífico debido al calor que se le ha extraído y se condensa formándose líquido. El agente líquido pasa desde el condensador, por la tubería para líquido, a la válvula de orificio, que, debido a su paso calibrado (punto de separación entre alta y baja presión), se hace cargo de las siguientes tres funciones.
1.- La válvula de orificio regula el flujo del agente frigorífico (cantidad de agente frigorífico) por el evaporador.
2.- Debido a su sección para el paso del agente frigorífico, fijada constructivamente y no variable, la válvula de orificio genera una baja presión en el evaporador. Como consecuencia de la caída de presión en el evaporador, el agente frigorífico líquido puede evaporarse con mayor facilidad. Como consecuencia de la evaporación del agente frigorífico y la absorción de calor aparejada a evaporación, desciende forzosamente la temperatura en las superficies exteriores de evaporación, de tal forma que es enfriado el aire que pasa por éstas.
A causa de la invariable sección del paso de la válvula de orificio, con el compresor en marcha siempre llega al evaporador la misma cantidad de agente frigorífico, es decir, que el rendimiento frigorífico no puede regularse a través de la válvula de orificio. En este acondicionador de aire, el rendimiento frigorífico sólo puede regularse por medio de un termostato, que, a través de un acoplamiento electromagnético desconecta o conecta el compresor.
La sonda (elemento sensible) del termostato está firmemente conectada por medio de un tubo capilar, detrás de la válvula de orificio, al tubo de conexión del evaporador y recibe toda variación de temperatura en el lado de baja presión, es decir, en el evaporador. Para que el punto de conexión no pueda ser afectado por el calor del motor, éste se encuentra bien blindado por medio de un aislamiento cerrado.
Humedad en un acondicionador de aire ¡Importante!
La humedad en los acondicionadores de aire origina en su totalidad más problemas y averías que todas las demás causas juntas.
Ha de diferenciarse fundamentalmente entra humedad invisible y humedad visible.
La humedad visible se refiere a aquella humedad que puede apreciarse a simple vista, tal como minúsculas gotas, empañamiento, evaporación, etc.
Se denomina humedad invisible al vapor de agua que no puede verse. Su proporción en el aire se designa "humedad relativa del aire". Esta humedad invisible es la que origina la mayor parte de las reclamaciones en los acondicionadores de aire. Seguidamente se describen con detalle las consecuencias de la humedad.
Como primer fenómeno puede citarse la "congelación" de minúsculas partículas de agua.
La humedad se introduce en el agente frigorífico, es arrastrada con éste en forma de ligera niebla y forma pequeños cristales de hielo en la válvula de orificio (válvula de expansión).
Estos cristales pueden entorpecer e incluso impedir el flujo del agente frigorífico, de tal forma que deja de funcionar la refrigeración total o parcialmente. Como por otro lado la válvula de orificio se calienta cuando es escaso el flujo del agente frigorífico, los cristales de hielo se funden y pueden pasar por la válvula. De esta forma, el agente frigorífico circula nuevamente hasta que esta humedad retorna a la válvula y vuelve a formar cristales de hielo. La consecuencia es que la refrigeración es irregular. Si este efecto de bloqueo del sistema se produce o no, depende de la cantidad de humedad y de los cristales de hielo que se hayan formado.
La humedad puede dar lugar asimismo a que se oxiden las piezas metálicas, lo que es tanto más
desagradable cuanto que el daño sólo puede constatarse cuando ya está muy avanzado el proceso de oxidación.
Agente frigorifico
El agente frigorífico está altamente refinado al objeto de que carezca de todo tipo de impurezas. Toda clase de agente frigorífico requiere una cuidadosa manipulación. En todos los trabajos con el agente frigorífico tienen que tenerse en cuenta y cumplirse determinadas reglas para evitar graves lesiones personales.
Todos los agentes frigoríficos de seguridad con la denominación Frigen no son inflamables y no forman ninguna mezcla explosiva en unión con el aire sea cual fuere la proporción. El Frigen no es venenoso, no irrita las mucosas y es inodoro en concentraciones de hasta aprox. 20 Vol. % en el aire.
Dado que una de las premisas indispensables para un funcionamiento perfecto y sin averías de un acondicionador de aire es un contenido suficientemente bajo de humedad en el circuito de agente frigorífico, se vigila y controla permanentemente el contenido de humedad del Frigen (Freon) durante el proceso de fabricación y de envasado para su envío. Todos los envases para su envío son inspeccionados con
regularidad, limpiados cuidadosamente, secados y evacuados, al objeto de garantizar su alto grado de pureza.
Aceite para el agente frigorífico
Función Lubricación de las juntas, las piezas intermedias de las juntas y las piezas móviles del compresor.
Descripción
El aceite para el agente frigorífico empleado en los acondicionadores de aire está altamente refinado y deshidratado, al objeto de que sea perfectamente compatible con el agente frigorífico Frigen (Freon) R 12. El aceite para el agente frigorífico es suministrable por el Departamento de Piezas de Recambio y Accesorios. El aceite para el agente frigorífico ha de echarse directamente en el agente frigorífico por el lado de aspiración del compresor. El agente frigorífico lo lleva consigo por la totalidad del sistema. Los procedimientos para controlar y completar el aceite para el agente frigorífico se detallan más adelante. Es muy importante el que el sistema esté siempre provisto de la cantidad prescrita de aceite para el agente frigorífico.
Control de acondicionador de aire en vehiculos accidentados
Las siguientes indicaciones pueden servir como pauta para el examen o control de vehículos accidentados equipados con acondicionador de aire:
1. Desmontar, o eventualmente cortar la correa trapezoidal para que, con el motor en marcha, no funcione el acondicionador de aire.
2. Efectuar una inspección ocular al objeto de constatar la extensión y la clase de los daños, en los siguientes elementos:
Condensador. A causa de su tipo de construcción, en el condensador no pueden realizarse ninguna clase de trabajos de reparación en las piezas conductoras de agente frigorífico; si alguna de éstas están dañadas, ha de reponerse el condensador.
Compresor. Examinar el compresor por si tiene daños visibles. En caso de tenerlos, desmontarlo y repararlo.
Acumulador. Si hay alguna señal de que el acumulador tiene daños interiores, o de que se han roto o rasgado las tuberías soldadas o los puntos de unión, ha de reponerse el acumulador.
Esto mismo tiene aplicación si la instalación ha estado durante largo tiempo abierta.
Evaporador. Controlar si tienen daños el evaporador y su caja. Reponer las piezas dañadas.
Tuberías de unión. Controlar si tienen daños las tuberías de unión. Reponer las piezas dañadas.
Elementos de mando. Controlar si tienen daños los elementos de mando y las conducciones eléctricas. Reparar las piezas dañadas o reponerlas totalmente.
Control de acondicionador de aire
1. Control de fugas. Controlar con un detector de fugas todas las tuberías, uniones, conexiones y elementos para constatar posibles fugas de agente refrigerante.
2. Control del rendimiento. Controlar las temperaturas del aire y las presiones del agente refrigerante para constatar si el sistema trabaja satisfactoriamente.
3. Motor - ralentí. El número de revoluciones del motor ha de encontrarse dentro de los límites especificados.
4. Calefacción. Si la calefacción está desconectada, no debe haber ningún paso de aire por el núcleo del calefactor.
5. Carrocería. Examinar las puertas, las ventanillas y la pared del salpicadero por si tienen puntos o zonas que no cierren herméticamente, y, en su caso, eliminar estos defectos de hermeticidad.
6. Conducciones de aire. Todos los tubos flexibles de distribución del aire, así como los canales, han de estar perfectamente unidos y sin fugas o estrechamientos. El soplador ha de trabajar perfectamente en todas sus escalas de conexión.
7. Instalaciones eléctricas. El acoplamiento del compresor ha de poner en marcha al compresor cuando es necesario. Los cables eléctricos han de estar perfectamente tendidos.
8. Correa impulsora. La correa impulsora ha de tener la tensión correcta y encontrarse en buen estado.
9. Tubos flexibles de agente frigorífico. Los tubos flexibles y las tuberías no deben tener ningún
estrechamiento o ninguna estrangulación; deben estar asimismo protegidos para que no puedan rozar contra superficies metálicas agudas, piezas móviles, o piezas muy calientes del motor.
10. Evaporador. La salida de la condensación no debe tener ningún impedimento.
11. Condensador. La cara delantera del condensador ha de estar libre de todo impedimento, tal como hojas de árboles, insectos y suciedad. También el espacio entre el condensador y el radiador ha de estar libre y limpio.
12. Instalaciones de regulación. Los cables Bowden han de estar ajustados firme y correctamente. Las palancas de mando deben poder moverse con toda facilidad.
Herramientas y equipos
Para la reparación y el control de un acondicionador de aire son requieren especiales instrumentos de control y herramientas. Sin estas herramientas no es posible realizar trabajos de reparación o diagnosis.
Es imprescindiblemente necesaria una Estación de Servicio para los trabajos de mantenimiento de los acondicionadores de aire, así como un detector de fugas para poder constatar la existencia de eventuales fugas.
La Estación de Servicio debe estar equipada con una bomba de vacío, un juego de instrumentos de medición para presión de aspiración y alta presión, diversas válvulas y un cilindro (probeta) de relleno calibrado para el agente frigorífico.
Con este puesto móvil de servicio pueden llevarse a cabo los siguientes trabajos:
Vaciar acondicionador aire
Preparar agente refrigerante
Evacuar acondicionador aire
Rellenar acondicionador aire
Medir presiones en circuito agente refrigerante
Descripción de los distintos componentes del sistema de aire acondicionado
Compresor
El compresor va adosado al motor mediante un soporte y es accionado por una correa trapezoidal.
La unión cinemática de fuerza con el motor tiene lugar a través de un acoplamiento magnético que separa dicha unión de fuerza al ser desconectada la corriente. El acoplamiento electromagnético es activado al conectar la instalación de aire acondicionado; es decir, el compresor funciona todo el tiempo que esté conectada la instalación de aire acondicionado, evitando así alteraciones por cambio de cargas.
La presión existente por el lado de alta presión en el circuito del agente refrigerante oprime el frontal del émbolo A y la presión de la carcasa del compresor oprime el fondo del émbolo B.
En cuanto la relación de estas dos fuerzas varía pueden desplazarse los émbolos en la dirección donde la presión ejercida sea menor. Como los émbolos van unidos a las placas Wobble, oprimen éstas en dirección de la menor presión. En cuanto las fuerzas ejercidas se hayan equilibrado, se mantiene la placa Wobble en su posición.
Condensador
El condensador de la instalación de aire acondicionado va ubicado delante del radiador de refrigeración del motor.
Por regla general, las temperaturas del condensador oscilan entre 50°C y 93°C. Consecuentemente, las sobrepresiones oscilan entre 1050 kPa y 2100 kPa. Presiones anormalmente excesivas pueden presentarse si no es suficiente el paso de aire (por ejemplo, debido a suciedad en el condensador o a que tenga las laminillas aplastadas).
Conmutador temperatura líquido refrigeración
El conmutador del líquido de refrigeración va montado en el lado izquierdo del radiador.
Para evitar excesivas temperaturas en el líquido del refrigeración, este conmutador conecta el ventilador adicional si la temperatura del líquido alcanza 105° C aprox. y lo desconecta de nuevo a los 100° C aprox.
Conmutador ventilador adicional
El conmutador del ventilador adicional va ubicado en el lado posterior del compresor.
Para evitar presiones excesivamente altas en el circuito del agente refrigerante, este conmutador conecta el ventilador adicional al alcanzarse una presión de aprox. 1800 hasta 2100 kPa y lo desconecta a los 1450 kPa aprox.
Válvula de dosificación
La válvula de dosificación va ubicada en la pieza intermedia de la tubería de líquido a alta presión entre el condensador y el evaporador.
Mediante su taladro invariablemente calibrado, esta válvula determina el paso del agente refrigerante por el sistema. Su misión se describe detalladamente en el apartado "Descripción del circuito de agente refrigerante".
Evaporador
El evaporador va dispuesto en la caja de distribución del aire.
El evaporador refrigera, seca y limpia el aire que penetra en el habitáculo. Estando la instalación de aire acondicionado conectada se refrigera el aire que pasa entre las laminillas del núcleo del evaporador, condensándose en él la humedad existente en el aire.
Como se dijo al finalizar la primera parte del curso, el agente refrigerante R-12 (Freon
12) fue sustituido por el nuevo R-134a que a su vez vino acompañado de otros cambios importantes en la constitución del sistema de aire acondicionado. Estos cambios fueron:
Cambio del agente refrigerante R-12 por el R-134a (menos perjudicial para la capa de ozono), libre de fluorcloro de hidrocarburos.
• Una válvula de expansión de mando termostatico (TXV), de sección variable, reemplaza a la válvula de paso (válvula de orificio), de sección calibrada. La válvula de expansión va dispuesta en la caja de distribución de aire.
• El secador va montado en la tubería de liquido a la salida del condensador. Como lubricante para el compresor se utiliza aceite sintético de poliglicoalquileno en lugar de aceite mineral.
• Tubos y tuberías flexibles de distinto material, así como empalmes de medidas modificadas.
• Anillos de junta toroidales modificados.
• Cantidad de relleno de agente refrigerante.
• Presiones algo superiores en el circuito de agente refrigerante.
• El conmutador de seguridad de alta y baja presión ya no va dispuesto en el compresor, sino directamente en la tubería de agente refrigerante
Para los trabajos de servicio se necesitan un nuevo puesto móvil de servicio y un nuevo aparato busca-fugas. El agente refrigerante y los componentes de los sistemas R-134a y R-12 no deben intercambiarse. El mezclar los agentes refrigerantes a los componentes de ambos sistemas conduce a un funcionamiento incorrecto y a un deterioro de las piezas del acondicionador de aire.
Válvula termostática de expansión (TXV)
La válvula de expansión es el punto de separación entre las zonas de alta y baja presión en el circuito del agente refrigerante y reemplaza hasta la ahora conocida válvula de paso en el acondicionador de aire.
La caída de presión tras la válvula de expansión origina la evaporación del agente refrigerante.
La válvula de expansión va dispuesta en la carcasa de distribución del aire entre las tuberías de entrada y salida del evaporador.
Contrariamente a la válvula de paso, que posee un paso calibrado, la válvula termostática de expansión es variable en su paso.
Conmutadores
Conmutador triple
El conmutador triple contiene:
• Conmutador seguridad baja presión
• Conmutador seguridad alta presión
• Conmutador ventilador adicional
El conmutador reacciona a 3 presiones diferentes que se presenten en la tubería de alta presión y conecta el circuito de conexión correspondiente.
El conmutador triple va montado en la tubería de alta presión, entre el compresor y el condensador.
El conmutador de seguridad de baja presión desconecta el acoplamiento magnético del compresor en cuanto la presión en el circuito del agente refrigerante desciende.
Comprobación de la estanqueidad del circuito frigorífico
El llenado no es eficaz si la estanqueidad del circuito frigorífico no es perfecta.
El control de la estanqueidad se efectúa cuando ha acabado el llenado y después de poner el circuito bajo presión. El mantenimiento del vacío, como control de la estanqueidad, es sólo un remedio para salir del paso debido a la inversión del sentido de trabajo de las juntas.
Los sistemas de detección de pérdidas en los circuitos frigoríficos que utilizan CFC 12 son numerosos pero su eficacia no siempre es completa:
Proteger con agua jabonosa o mediante bomba las partes a controlar. Sin embargo, este método es impreciso para las pérdidas pequeñas y para observar los lugares menos accesibles a la vista.
Utilizar una lámpara haloidea; no obstante, trabajar con ella en el vehículo resulta peligroso debido a su llama.
Añadir un colorante al fluido que deja una traza visible en el lugar de la pérdida (Dytel o similar, aunque este producto químico no es aceptado por los fabricantes de compresores).
Utilizar un detector electrónico de pérdidas. Aunque más costosos, estos aparatos son los más usados por los constructores debido a su eficacia. Su precisión es del orden de 1 a 5 g. de pérdida de fluido por año. Una señal sonora indica la presencia de fluido halógeno.
En los circuitos que utilizan el fluido de refrigeración R 134a, las pérdidas las detecta el aparato Spectroline.
Se trata de una lámpara de detección por rayos ultravioleta. Un aditivo fluorescente se añade previamente al fluido frigorífico. Durante el examen con la lámpara UV, las pérdidas se transforman un trazo de color amarillo verdoso, fluorescente y brillante que señala con precisión el origen de la pérdida.
Instrucciones relativas a la seguridad
Al tratar con agentes refrigerantes deben utilizarse siempre gafas y guantes protectores.
Evitar que las piezas del acondicionador de aire queden sometidas al calor:
Los vehículos equipados con acondicionador de aire no deberán estar más de 20 minutos sometidos a 80 °C en el horno de secado. Si ello fuese necesario, deberá entonces vaciarse la instalación de aire acondicionado.
Al desencerar o limpiar el motor, no dirigir el chorro de vapor directamente contra las piezas del acondicionador de aire.
El lugar de trabajo donde se opere con el circuito del agente refrigerante deberá estar siempre bien ventilado.
El aspirar fuentes concentraciones del agente refrigerante gasificado origina mareos y una impresión de asfixia.
No trabajar en el circuito del agente refrigerante desde un foso de montaje. El agente refrigerante gasificado pesa más que el aire y puede concentrarse en grandes cantidades en tales fosos.
Al retirar los tubos flexibles de servicio, no acercar hacia el cuerpo los cierres rápidos ya que podría salir de ellos aún algo de agente refrigerante.
Fin del curso de aire acondicionado para automóviles |
