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Aire acondicionado

Hoy y día indispensable, el aire acondicionado nos permite refrigerar el interior del habitáculo del vehículo durante climas calurosos contribuyendo de forma activa en la seguridad debido a que aumenta la confortabilidad del conductor y del resto de ocupantes haciendo que el desplazamiento sea menos estresante y más relajante que en situaciones calurosas.

Un equipo de aire acondicionado que actúa en conjunto con una buena carrocería, proporciona confort extraoirdario de insonoridad y climatización.

Para producir frío dentro del habitaculo, el equipo de aire acondicionado comprime un fluido refrigerante de forma tal que aumenta su presión, y luego, la reduce de forma brusca, provocando la vaporización del mismo. De este modo el fluido refrigerante absorve energía, roba el calor al aire inicdente y entra aire frío en el habitáculo, refrigerando el mismo.

Además de refrigerar el habitáculo, el equipo de aire acondicionado posee la capacidad de absorver la humedad, ya que al absorver energía se produce la condensación de la humedad que es eliminada del habitáculo por medio de un conducto dirigido al exterior. Además la condensación de la humedad del ambiente arrastra el polvo y las impurezas contenidas en el aire, arrastrandolas consigo al exterior y purificando el aire.

Componentes de un equipo de A/C en el automóvil (mecánicos).

Se nombrarán y describirán los componentes desde la salida de fluido refrigerante del compresor en estado líquido a alta presión hasta su regreso por el canal de baja presión de nuevo al compresor para volver a ser procesado.

- Compresor:

Es el encargado de comprimir el fluido refrigerante (vulgarmente conocido como gas) de tipo R134 a para que alcance presión y salga a alta presión hacia la siguiente etapa: el condensador.

Un incremento de presión conlleva un incremento de temperatura, así mismo, al comprimir el fluido refrigerante, éste sale en estado gaseoso hacia el condensador y a alta temperatura.

Los compresores son de varios tipos, pero lo más actuales son de cilindrada variable, con una válvula de regulación que modifica la carrera de los pistones de su interior, evitando que se produzcan repetidas conexiones y desconexiones, ahorrando energía y preservando la mecánica de los elementos de arrastre auxiliar como la correa tensores y poleas.

El compresor a su vez dispone de una bobina electromagnética que hace de embrague, accionando el compresor solo cuando es necesario. Cuando el equipo de aire acondicionado no está activado, la polea gira loca sin ninguna carga para el motor.

A continuación, se detallan los diferentes tipos de compresores utilizados en los vehículos:

- Compresor alternativo: Su mecanismo es el de biela-manivela muy similar a un motor de combustión interna. Fueron los primeros que se utilizaron en el mercado pero actualmente ya no se utilizan. No disponian de cilindrada variable, eran grandes y pesados y provocaban efectos de inhercia importantes así como una fuerza bastante grande necesaria para moverlo.

- Compresor axial: este compresor es el que se viene utilizando en la actualidad. Los hay de cilindrada fija y variable, siendo los actuales de cilindrada variable y en vehículos de a partir de 2009 con regulación electrónica. Estos compresores poseen un plato oscilante que gira solidario al eje y arrastra la baste de los pistones mediante una biela acoplada a un elemento fijo que oscila según el movimiento del plato oscilante. Un compresor de estas características posee entre 5 y 8 pistones dependiendo del equipo de A/C que monte y del caudal que necesitemos.

La posición del plato oscilante se ve retrasada o adelantada según la válvula de regulación que inyecta gas en la cámara del plato oscilante, regulando la cilindrada según las demandas de frío que requieran los ocupantes del vehículo.

- Compresor de paletas: posee una serie de palas que giran excéntricas y que entran y salen adaptandose al nuevo diámetro con respecto a su centro conforme avanza. El mecanismo es muy similar al utilizado en bombas de dirección asistida etc…

- Compresor Pseudo rotativo (scroll): se utiliza mayoritariamente en vehículos asiáticos e híbridos. También en equipos de frío industrial. Se compone de dos espirales, una fija y otra móvil que gira excéntrica solidaria al eje y que va comprimiendo la masa absorvida de fluido refrigerante.

Todos estos citados compresores son los más comunes y utilizados en el automóvil. Cada fabricante escoge el que mejor se adapta a sus necesidades. Independientemente de eso todos tienen la misma función.

- Condensador:

Se encuentra situado en la parte delantera del vehículo, delante del radiador del líquido refrigerante del motor. La función de este elmento es provocar un efecto de subenfriamiento en el fluido refrigerante. Es decir, provocar un descenso de temperatura en el mismo sin llegar a provocar una pérdia de presión, haciendo que el fluido refrigerante pase a estado líquido.

Estos elementos son de aluminio, el fluido refrigerante llega a unos 16 bares de presión y a unos 80ºC. Al salir de este elemento lo hacen con la misma presión pero a unos 50-60º y en estado líquido.

- Filtro Deshidratador:

Este elemento queda situado entre el condensador y la válvula expansora. Su misión es filtrar las impurezas que pueda portar el fluido refrigerante así como absorver la humedad que pueda contener el circuito. La hubicación de este componente varía. Estando hubicado en el circuito de alta presión para equipos con válvula expansora (como es el caso expuesto ahora mismo) y estando hubicado en el cirucito de baja presión, tras el evaporador, para equipos equipados con válvula de paso calibrado u orificio calibrado, siendo la principal misión de este evitar que llegue fluido en estado líquido al compresor, que produciría su destrucción.

Este componente posee en su interior un filtro con bolas de zeolita o silicagel para absorver la humedad. Además, algunos modelos  incorporan una mirilla en la parte superior para cerciorarnos de que el fluido está en estado líquido al pasar por el filtro deshidratador.

- Válvula expansora:

Es la encargada de hacer pasar el fluuido refrigerante hacia el evaporador. Para ello hace pasar el fluido por un orificio mucho más estrecho que su canal habitual de circulación, provocando una caída de presión y produciendo la vaporización del mismo, volviendo al estado gaseoso. Inmediatamente después este fluido refrigerante pasa al evaporador, por el cual se hace pasar una corriente de aire (por el exterio del evaporador) haciendo que éste fluido absorva energía del aire (calor) y haciendo que el aire continue su viaje hacia el habitáculo con menos energía (frío) refrigerando el mismo.

La válvula expansora funciona de forma tal que en uno de sus extremos se encuentra comunicado con la salida del fluuido refrigerante del evaporador. Esta comunicación se realiza de forma directa con un mecanismo que actúa sobre un obturador para variar del diámetro del orificio por el cual vaporiza el fluido refrigerante.

Esta válvula regula la vaporización del fluido refrigerante, de forma tal que cuando el conductor seleccione una velocidad baja de turbina, existirá menos caudal de aire a través del evaporador por tanto se abosrverá menos energía y el gas saldrá demasiado frío, esto provocará la contracción del elemento térmico y provocará una disminución del diámetro del orificio de vaporización.

Por el contrario si la demanda es alta, el conductor tras seleccionar mayor caudal de aire desde los mandos del habitáculo, el evaporador absorverá mucha energía y el fluido saldrá no tan frío del evaporador, por lo que el elemento térmico se dilatará y abrirá el orificio, provocando una vaporización más basta.

Así mismo, la valvula de regulación de la cilindrada del compresor, ante una mayor demanda de fluido aumentará la carrera y ante una menor demanda (que provoca un aumento de presión en el circuito) disminuye la carrera útil. En caso de que el aumento sea muy acentuado se desconecta el sistema hasta que se estabilicen las presiones para evitar la rotura de elementos.

En válvulas expansoras de orificio fijo, al ser la vaporizacion siempre igual, cabe riesgo de que llegue fluido refrigerante en estado parcialmente gaseoso al compresor provocando su destrucción, es por eso que en este caso se introduce el elemento deshidratador entre el evaporador y el compresor, para evitar que llegue fluido en estado líquido al compresor.

- Evaporador:

Es un intercambiador térmico, similar al condensador, de aluminio. En esta fase se produce la vaporización del gas y una caida de presión desde los 14-16 bares a los 1.5 bares y 1 a 3ºC de temperatura, regresando el fluido al salir del evaporador hacia el compresor en estado gaseoso.

Existen vehículos hoy y día que poseen dos evaporadores para generar dos zonas de climatización, conocidos como climatizadores bizona. Existen también climatizadores bizona con un solo evaporador, pero no son realmente bizonas, sino que incorporan una doble trampilla de mezcla y lanzan para un lado un aire algo más caliente que para otro. Este tipo de sistemas provoca mayores consumos aunque aumenta el confort de los ocupantes.

Componentes de un equipo de A/C (eléctricos/electrónicos).

-Consola central de mandos: en ella se encuentran situados los mandos del A/C. Desde ahí podemos conectar el sistema y seleccionar la velocidad de la turbina mediante un reostato.

-Termostato: Este va situado en el evaporador y hace que se desconecte el sistema en caso de que la tempertarua sea igual o inferior a 1ºC. Esto es por seguridad, para evitar que se forme hielo en el evaporador.

-Presostato de alta: Situado en el circuito de alta presión, abre el circuito en caso de que la presión supere los 20 bar aproximadamente por seguridad, para evitar que se rompan elementos del sistema.

-Presostato de baja: también situado en el circuito de alta presión, abre el circuito eléctrico de activación del compresor si no hay presión suficiente de fluido refrigerante en el circuito de a/c. Esto evita que el sistema se ponga en marcha sin fluido refrigerante.

-Presostato de media: hubicado también el circuito de alta presión, se encarga de activar la velocidad máxima de los ventiladores cuando la presión en el circuito alcanza los 14 bar mas o menos. Esto garantiza un caudal mayor de aire al condensador para poder producir el subenfriamiento con garantías.

* estos tres elementos anteriores van unidos en una sola pieza, conocida vulgarmente como trinaria.

Cuando activamos el circuito de aire acondicionado, por defecto se activa la primera velocidad en los electroventiladores, pero en caso de que la presión aumente se activa una velocidad adicional.

En algunos vehículos, el sistema de A/C incorpora un sensor de presión en el circuito de baja preisón para detectar descensos acusados de presión (por debajo de 0 bares) en caso de que exista un fallo en la válvula expansora y pase fluido refrigerante de un lado a otro del circuito si ser vaporizado, evitando que entre en estado líquido en el compresor.

En el siguiente video (inglés) encontramos de forma esquemática la representación del funcionamiento de un equipo de aire acondicionado.

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