Sistemas de Climatización en Vehículos

Aire Acondicionado

El sistema de aire acondicionado se utiliza para disminuir la temperatura del habitáculo cuando esta se sitúa por encima de los valores de confort (20-24 °C y 40-70% de humedad relativa).

Fuentes de Calor

• Radiación solar, con el efecto invernadero provocado por la superficie acristalada.
• El calor del motor, directamente o por el circuito de refrigeración.
• El calor del pavimento.
• El calor de los ocupantes.

Temperatura Excesiva en el Cuerpo Humano

Una temperatura excesiva repercute negativamente en la capacidad de concentración y de reacción. La radiación solar intensa puede elevar la temperatura en el interior del habitáculo 15 °C más, y con estas temperaturas la frecuencia cardíaca se intensifica, aumenta la temperatura corporal, se produce una transpiración más intensa y le llega menos oxígeno al cerebro.

Principios Termodinámicos

La termodinámica es la ciencia que estudia los fenómenos en los que se producen transformaciones de energía mecánica a calorífica o viceversa.

Cambios de Estado

Pueden ser progresivos, cuando la materia adquiere energía del exterior, o regresivos, provocados por la pérdida de calor.

• Líquido-Gas: Vaporización, Licuado
• Gas-Sólido: Sublimación
• Sólido-Líquido: Fusión, Solidificación

Variables Termodinámicas

Son las que intervienen en una transformación termodinámica.

• Calor: Forma de energía que se manifiesta por un aumento de estado de agitación de las moléculas. Solo se propaga de un cuerpo más caliente a otro menos caliente y finaliza cuando su temperatura se iguala. Su unidad de medida en el S.I. es el Julio, en el S.T. el kilográmetro, aunque normalmente se utiliza la caloría, que es la energía que hay que aportarle a 1 gramo de agua para elevar su temperatura 1 grado.
• Temperatura: Propiedad que determina el nivel térmico de un cuerpo. Está en relación directa con el calor, ya que cuanto más calor posea un cuerpo, mayor será su temperatura. Se mide con un termómetro y cuenta con varias escalas:
  • Centígrada o Celsius: 0 coincide con la temperatura de solidificación.
  • Kelvin: 0 es la temperatura más baja posible.
  • Fahrenheit: 32 es la temperatura de fusión y 212 la de ebullición, dividiendo estas en 180 partes iguales.
• Presión: Es la relación entre la fuerza ejercida por una superficie y el área de dicha superficie sobre la que actúa (S.I.: Pascal / S.T.: Kg/cm²). 1 bar = 1 atm = 760 mm de Hg = 14,5 psi = 1 Kg/cm² = 1 N/cm² = 10⁶ Pascales.
• Presión Atmosférica: Es el peso de una columna de aire cuya altura es la de la atmósfera y su sección de 1 cm². 1 atm = 1 kg/cm² = 1 bar.

Funcionamiento del Aire Acondicionado

Funcionamiento Conceptual

Para refrigerar el aire del habitáculo, se necesita introducir aire a menor temperatura que recoge el calor del aire del habitáculo, enfriándolo.

Funcionamiento Básico

El fluido refrigerante circula variando su presión, volumen y temperatura, pasando de líquido a gas y viceversa. El compresor comprime y aspira el refrigerante en estado gaseoso, aumentando su presión de 2 a 20 bar y su temperatura de 0 a 85 °C. El compresor comienza la zona de alta presión. Desde el compresor, el fluido a alta presión y temperatura pasa al condensador, donde cede calor al exterior (de 80 a 50 °C), lo que cambia su estado a líquido. De aquí pasa al filtro deshidratador, que filtra, deshidrata y almacena partículas de agua y evita la formación de burbujas. El siguiente punto es el expansor (válvula de expansión o de espiga), formado por un estrangulamiento que a su salida produce un incremento de volumen y una caída de presión, pasando de 14 a 2 bar, lo que disminuye el punto de ebullición y hace que parte del líquido pase a gas a pesar de la bajada de temperatura de 45 a -10 °C, encontrándose en estado difásico. Conviene saber que el refrigerante se evapora a los -26,5 °C. Desde el expansor hasta la entrada del compresor es zona de baja presión. Del expansor, el fluido pasa al evaporador, donde se vaporiza totalmente, absorbiendo calor del exterior y enfriando el aire que atraviesa el mismo. Esta corriente de aire a baja temperatura, entre 5 y 15 °C, es la que se utiliza para enfriar el habitáculo.

Componentes del Circuito de Aire Acondicionado

Fluido Refrigerante

Elemento que reúne una serie de requisitos que no cumplen las sustancias en estado puro. Se utiliza para producir frío de forma rápida.

Características:

• Bajo punto de ebullición.
• Temperatura de congelación muy baja.
• Composición química estable.
• No corrosivo.
• Detectable en caso de fuga.
• Incompatible con los componentes atmosféricos.

Aceites Frigoríficos

Para prevenir el desgaste mecánico en los elementos móviles del compresor. Características: compatibles con el fluido refrigerante, lubrican y mejoran su refrigeración, arrastran impurezas hasta el filtro, propiedades antiespuma y resistentes a la congelación.

Compresor

Único elemento dinámico del circuito. Aspira el fluido en forma de gas a bajas temperaturas y presión, comprimiéndolo e impulsándolo por el circuito a alta presión y temperatura. Accionado por correa de accesorios y embrague electromagnético para conexión y desconexión.