Climatización y Aire Acondicionado en Vehículos: Componentes y Funcionamiento

Ventilación, Calefacción y Aire Acondicionado en Vehículos

Ventilación

El aire del habitáculo debe ser renovado. Para ello, se dispone de una serie de entradas y salidas que permiten la circulación, ya sea forzada por la velocidad del vehículo o por ventilación.

Calefacción

La calefacción se encarga de mantener la temperatura del habitáculo a niveles estables.

Conjunto Climatizador

Está ubicado en la parte inferior del tablero. Los mandos permiten mezclar el aire caliente y frío.

Radiador de Calefacción

Se dispone en paralelo con el sistema de refrigeración para que pase el líquido, aunque el termostato esté cerrado.

Bloque Climatizador

Componentes:

• Ventilador
• Radiador
• Evaporador (si tiene climatizador)
• Filtro
• Trampillas

Mandos

Tipos:

• Lineales
• Giratorios

Pueden accionarse mediante cables Bowden o pulmones de vacío. En el caso de los pulmones de vacío, cuando la cámara tiene un vacío y la depresión vence la resistencia, el vástago se desplaza.

Servomotor

La unidad central acciona motores eléctricos.

Ventilador

Puede ser de flujo transversal, con 3 o 5 hélices.

Turbina

Aspira por el centro y expulsa radialmente.

Regulación

Se produce mediante caídas de tensión.

Regulación con Ayuda Electrónica

Un transistor permite el paso de mayor a menor intensidad, dependiendo de la intensidad de la base. Se mide con un potenciómetro.

Regulación Mediante Transistor y Caja de Resistencia

Similar al anterior, pero la base se controla a través de una caja.

Regulación PWM

Cuando el coche tiene climatizador, una centralita controla el motor del ventilador mediante una señal PWM. La tensión media que llega al motor dependerá del factor dwell.

Regulación Electrónica

La centralita se encarga de monitorizar la temperatura en el habitáculo. Un dispositivo eléctrico se encarga de evitar las oscilaciones de temperatura. Las sondas miden la temperatura del habitáculo y del aire de la calefacción.

Calefacción Auxiliar

Sirve de apoyo a la calefacción tradicional o funciona de forma autónoma.

Calefacción Eléctrica

En el interior del radiador se alojan una serie de resistencias calefactoras.

Quemador Auxiliar

La UCE pone en funcionamiento el quemador, acciona el ventilador de aire de combustión y la bomba de alimentación cuando la temperatura del refrigerante sube.

Funcionamiento del Aire Acondicionado (AA)

El aire acondicionado reduce la temperatura del habitáculo cuando esta se sitúa por encima de la temperatura de confort (21-26°C). También disminuye la humedad.

Conceptos Básicos

• Calor: Forma de energía asociada al movimiento de átomos y moléculas.
• Temperatura: Cantidad de calor que tiene un cuerpo, asociada al movimiento de átomos y moléculas.
• Presión: Relación entre la fuerza ejercida y la superficie sobre la que se ejerce.

Principio de Funcionamiento del AA

Se utiliza alternativamente la compresión y expansión para favorecer el intercambio de calor. Está formado por una serie de componentes que forman un circuito cerrado dividido en dos partes: alta y baja presión.

Componentes Principales

Compresor

Aspira y comprime el fluido en estado gaseoso a alta presión y temperatura.

Condensador

Cede calor al exterior, transformando el gas en líquido y disminuyendo su temperatura.

Válvula de Expansión

Incrementa el volumen, provoca una caída de presión y genera una mezcla líquido-gas. Reduce el punto de ebullición.

Evaporador

Transforma el líquido en gas, absorbiendo calor del aire. Este aire se utiliza para enfriar el habitáculo.

Aceite Lubricante

Protege y refrigera el compresor, mejora la estanqueidad y arrastra impurezas al filtro. Tipos: sintético (R134A) y mineral (R12).

Tipos de Compresores

Es el único elemento dinámico del circuito. Comprime e impulsa el fluido refrigerante. Se acciona mediante la correa auxiliar y un embrague electromagnético.

• Alternativo o Rotativo
• Compresor de Émbolo con Mecanismo Biela-Manivela: Poco empleados. Constan de un cigüeñal y una biela para transformar el movimiento rotativo en alternativo. Necesitan válvulas de aspiración e impulsión.
• Compresor de Émbolo Axial Fijo: En la culata se ubican las válvulas de expansión y aspiración. Un disco oscilante conectado al émbolo mediante rotores provoca el movimiento alternativo. Los rotores tienen desplazamiento axial.
• Compresor de Cilindrada Fija con Émbolo de Doble Efecto: Dos pistones comprimen de un lado y otro, con dos cámaras de compresión. Un pistón doble consigue aprovechar el desplazamiento de izquierda a derecha. Plato oscilante en el medio.
• Compresor de Cilindrada Variable: Muy utilizado. Ajusta el caudal del fluido a las necesidades. La regulación del caudal se efectúa variando la carrera de los émbolos, que viene dada por la inclinación del plato aislante (inclinación-carrera).
• Compresores Rotativos de Paleta: El volumen se consigue con un giro excéntrico de un rotor. El caudal se controla mediante una válvula reguladora. Si la temperatura supera los 180°C, un contacto térmico desconecta el electroembrague por seguridad.
• Compresor de Espiral: Una espiral orbita sobre otra (una fija y la otra en órbita). Recoge el fluido de afuera hacia adentro.

Otros Componentes

Condensadores

Intercambiador de calor formado por un serpentín tubular rodeado de aletas. Produce el cambio de gas a líquido cediendo calor a la atmósfera. Normalmente se sitúa por delante del radiador.

Electroventilador

Crea la corriente de aire necesaria para la cesión de calor del condensador. El presostato controla la alimentación. A veces se disponen dos electroventiladores. También es común que se alimente a través de PWM.

Evaporador

Intercambia calor de líquido a gaseoso, consiguiendo aire frío. El agua de condensación podría congelarse, por lo que se dispone de un sensor de temperatura.

Dispositivo Expansor

Provoca un brusco aumento de volumen para reducir la presión y favorecer la evaporación del fluido. Tipos:

• Válvula de Espiga (L o H)
• Válvula Termostática (L): Produce una mayor apertura de la válvula y aumenta el caudal del fluido. El bulbo se dilata con la temperatura del evaporador.
• Válvula en H: Permite un control máximo y exacto del caudal. El bulbo sensor está en el interior de la válvula.
• Válvula de Espiga (S): No permite la regulación del caudal y obliga al uso de un depósito colector. Tiene un compresor variable y un tubo calibrado.

Filtro Deshidratador

Situado a la salida del condensador, absorbe la humedad de la instalación. En la parte superior se instala un visor para observar el fluido en estado líquido.

Conducciones Externas

Sirven para unir los distintos componentes del sistema. En los tramos rígidos se sitúan las válvulas de servicio. El tamaño de las válvulas es distinto por seguridad. La estanqueidad se garantiza por asientos cónicos o juntas tóricas.

Presostato

Desconecta el compresor cuando la presión no alcanza o supera los valores establecidos. Tipos: binario, trinario y cuaternario.

Termostato

Desconecta el compresor cuando la temperatura de la instalación está fuera de los valores establecidos. Evita la formación de escarcha en el evaporador y regula la temperatura del habitáculo.

Bloque Climatizador

Dispone de evaporador y radiador de la calefacción (si tiene AA). Las trampillas permiten que el aire pase por el evaporador (frío) o el radiador (calor) para lograr una temperatura adecuada en el habitáculo.

Mandos de Regulación

Permiten mezclar y distribuir el aire. Funciona como sistema de ventilación hasta que se activa el AA.

Circuito Eléctrico

El relé general se activa mediante la llave de contacto. El relé activa el compresor tomando la corriente del interruptor de AA (bornes 86 y 85 a masa).

Funcionamiento Detallado

El compresor impulsa el fluido en vapor al condensador a alta presión y temperatura, produciéndose el enfriamiento del fluido. El aire atraviesa el condensador impulsado por el electroventilador. El tubo de salida del condensador dispone de un presostato trinario que activa el electroventilador y desactiva el compresor. El fluido sale del condensador en estado líquido y llega a la botella deshidratadora, donde se filtra y seca.

Características

El dispositivo de regulación instalado en la válvula de expansión clasifica el caudal en función de la temperatura del evaporador.

El conductor determina la temperatura mediante el termostato del habitáculo. Si la presión aumenta, el presostato conecta el electroventilador (trinario). Si la presión supera o no alcanza el valor establecido, el presostato desconecta el compresor.

Regulación Automática

• AA: Radiador y evaporador en paralelo.
• Climatizador: En serie.

Sensores

• Sensor de Temperatura del Habitáculo: NTC acompañada de un pequeño ventilador.
• Sensor de Temperatura Exterior: NTC situada donde el aire de la marcha no incide sobre él.
• Sensor de Temperatura de Aire Aspirado: Instalado en el conducto de aspiración del aire del climatizador. Proporciona una medida exacta de la temperatura.
• Sensor de Radiación Solar: Ubicado en el tablero, basado en fotodiodos. Mide la radiación solar (se hacen más conductores cuanta más luz reciben).
• Sensor Antivaho: Mide el nivel de condensación en el parabrisas. Se basa en un emisor de infrarrojos que manda un rayo al cristal y un receptor que mide la cantidad de luz.
• Sensor de Calidad del Aire: Mide la calidad del aire para, en caso necesario, impedir la entrada de aire exterior.
• Interruptor del Líquido Refrigerante: Desconecta el compresor si se alcanzan elevadas temperaturas en el sistema de refrigeración. Puede ser un termocontacto o una NTC.

Motores Paso a Paso

Alimentando las bobinas y cambiando su polaridad, podemos posicionar el imán del rotor en la posición adecuada. Un potenciómetro permite conocer la posición a través del rotor.

Climatizador Bizona

Permite seleccionar distintas temperaturas para la zona derecha e izquierda, adelante o atrás. El bloque tiene dos trampillas de mezcla y diferentes trampillas de distribución.

Mantenimiento

Se reduce al control periódico. No tirar refrigerante a la atmósfera. Trabajar en un lugar bien ventilado. Utilizar guantes y gafas de protección.