Objetivos: Que los alumnos/as, describa los conceptos relacionados con la climatización y el principio de funcionamiento.
¿Por qué un climatizador?
El ser humano se siente a gusto si su entorno tiene una determinada temperatura y
humedad del aire; siente una reconfortante comodidad.
El bienestar, como una parte integrante de la seguridad activa, ejerce
una gran influencia sobre la posibilidad
de conducir sin disminución de la capacidad física y mental.
Efectos que ejercen
las temperaturas adversas en el habitáculo sobre el ser humano.
La temperatura ideal para el conductor se cifra entre los 20º y los 22ºC.
Equivalen a la carga climatologica A, que viene siendo el margen
agradable.
Una radiación solar intensa sobre
el vehículo puede elevar la temperatura en el habitáculo a más de 15ºC por
encima de la temperatura atmosférica.
Aquí es donde el calor ejerce las
influencias más peligrosas.
La temperatura corporal aumenta y
la frecuencia cardiaca se intensifica. El cerebro recibe una escasa cantidad de
oxigeno (área B).
En el área C significa una
sobrecarga para el cuerpo llamándolo “estrés climatológico”
Para reducir este tipo de cargas
se ha creado el climatizador, un sistema que acondiciona el aire en el automóvil
a una temperatura agradable, que también puede depurar y deshidratar el aire.
El filtro antipolen y el filtro
de carbón activo representan factores complementarios para la depuración del aire.
Física aplicada
Hay numerosas sustancias que se
conocen en tres estados físicos.
Un primer procedimiento para la
refrigeración de productos alimenticios consistió en alojarlos en la “nevera”.
El hielo = agua en el estado
sólido, absorbe el calor de los productos alimenticios, haciendo que estos se
enfríen.
Si se siguiera calentando el
agua, ésta empezaría a hervir y evaporar. Quedaría alcanzado el estado gaseoso.
La sustancia gaseosa puede volver
a ponerse liquida
Este principio es
transmisible a casi todas las sustancias:
- Una sustancia adsorbe calor al pasar del
estado liquido al gaseoso.
- Una sustancia entrega calor al pasar del
estado gaseoso al liquido.
- El calor fluye siempre de la sustancia más
caliente hacia la más fría.
Los efectos del intercambio de
calor, con motivo de los cuales una sustancia modifica su estado en
determinadas condiciones, se utilizan y ponen en práctica en la técnica de la
climatización.
Presión y punto de
ebullición.
Si se modifica la presión sobre un liquido, se modifica también su punto
de ebullición.
Del agua sabemos que, cuanto más
baja es la presión, tanto más bajas son las temperaturas a las que se pone en
ebullición, transformándose en vapor.
El proceso de evaporación también
se aplica en los climatizadores de los vehículos.
A estos efectos se emplea una
sustancia de fácil ebullición.
Se le da el nombre de agente
frigorífico.
Puntos
de ebullición
Agente frigorífico
En estado gaseoso es invisible;
en estados de vapor y líquido es incoloro como el agua.
Los agentes frigoríficos no se
deben mezclar entre sí. Únicamente se debe emplear el agente frigorífico que se
especifica para el sistema en cuestión.
Desde 1995 está prohibido vender
el agente frigorífico R12 para climatizadores en vehículos. Desde julio de 1998
este agente ya no se debe cargar en los sistemas.
En los climatizadores actuales
para vehículos se emplea exclusivamente el agente frigorífico R134a.
– El R134a es un hidrocarburo
fluorado sin los átomos de cloro que caracterizan al agente frigorífico R12,
los cuales perjudican el estrato de ozono en la atmósfera terrestre al
disociarse del conjunto.
– La curva de presión de
vapor del R134a es muy parecida a la del R12.
Alcanza el mismo rendimiento
frigorífico que el R12.
Los climatizadores que ya no se
pueden cargar con el R12 pueden ser transformados con un kit especial para el
empleo del R134a (método Retrofit).
Los sistemas transformados de esa
forma ya no alcanzan el rendimiento frigorífico original.
El agente frigorífico es gaseoso
o líquido, en función de las condiciones de presión y temperatura en el
circuito frigorífico.
El agente frigorífico y el estrato de
ozono
Los rayos UV disocian el ozono en
una molécula de oxígeno y un átomo de
oxígeno.
Los átomos y las moléculas de
oxígeno procedentes de otras reacciones se vuelven a combinar produciendo
ozono.
Este fenómeno se desarrolla en la
capa de ozono, perteneciente a la estratósfera; se halla entre los 20 y 50 km
de altitud.
El cloro (Cl) es parte integrante
de un agente frigorífico CFC como el R12.
Si se maneja de forma inadecuada,
la molécula del R12 asciende hasta la capa de ozono, por ser más ligera que el
aire.
Con el efecto de la radiación UV
se libera un átomo de cloro en el CFC, el cual reacciona con el ozono.
El ozono se separa formando una molécula
de oxígeno y un monóxido de cloro, el
cual reacciona más tarde con el oxígeno y libera el átomo de cloro. Este ciclo
se puede repetir hasta 100.000 veces.
Las moléculas de oxígeno
libre no pueden absorber radiaciones UV.
Agente frigorífico y el efecto
invernadero
La radiación solar sobre la
corteza terrestre se refleja en forma de radiación infrarroja.
Sin embargo, las trazas gaseosas
reflejan estas ondas en la troposfera.
Debido a ello aumentan las
temperaturas climatológicas, produciendo el “efecto invernadero“. Los HCFC
participan con un alto porcentaje en la creciente concentración de trazas
gaseosas.
1 Kg. de R12 causa el
mismo efecto invernadero que 4.000 toneladas de CO2.
El R134a sólo contribuye
en pequeña escala al efecto invernadero.
Aceite para máquinas frigoríficas
Para la lubricación de todas las
piezas móviles en el climatizador se necesita un aceite especial, exento de
impurezas (azufre, cera y humedad).
Debe ser compatible con el agente
frigorífico, porque se mezcla con una parte de éste y lo acompaña en el circuito
frigorífico; tampoco debe atacar los elementos de estanqueidad en el
sistema.
No se deben emplear otros tipos
de aceites, provocan un chapeado de cobre, carbonización/coquización y la
producción de residuos. Las consecuencias serían un desgaste prematuro y la
destrucción de los componentes móviles.
Para el circuito frigorífico
cargado con R134a se utiliza un aceite sintético especial.
Aceite para máquinas frigoríficas cargadas
con R134a
Designación: PAG =
Poly-Alkylen-Glykol (glicol polialcohilénico)
Características:
- Un
alto poder de disolución con el agente frigorífico
-
Buenas propiedades lubricantes
-
Exento de ácidos
- Intensamente
higroscópico (atrae el agua)
- No
mezclable con otros aceites
Notas importantes:
– No almacenar abierto, por ser intensamente higroscópico.
– Mantener siempre cerrado el envase del aceite, para protegerlo contra
la penetración de humedad
– No utilizar aceite usado para máquinas frigoríficas.
– Desabastecer ecológicamente como residuo especial.
Técnica de refrigeración
Circuito
frigorífico – principio conceptual
Desarrollo del proceso de refrigeración y
condiciones técnicas previas
Sabemos:
Para enfriar algo es preciso que
entregue calor. A esos efectos se implanta en los vehículos un sistema de
refrigeración por compresión. Un agente frigorífico circula en un circuito
cerrado y cambia continuamente entre los estados de líquido y gaseoso.
– Se comprime en estado
gaseoso.
– Condensa entregando
calor.
– Evapora por reducción
de la presión, absorbiendo calor.
No se genera el frío, sino que se
extrae el calor del aire que ingresa en el vehículo.
¿Cómo se desarrolla
esto técnicamente?
El compresor aspira agente
frigorífico frío, gaseoso, sometido a baja presión. El agente frigorífico se
comprime en el compresor, calentándose durante esa operación. Luego es
expulsado hacia el circuito (lado de alta presión).
En esta fase, el
agente frigorífico es gaseoso, está sometido a una alta presión y tiene una
alta temperatura.
El agente frigorífico pasa por la vía corta hacia el condensador.
Al gas comprimido y caliente se le extrae ahora el calor en el
condensador.
En cuanto el agente frigorífico gaseoso alcanza el punto de rocío en función de la presión, se condensa poniéndose líquido.
En cuanto el agente frigorífico gaseoso alcanza el punto de rocío en función de la presión, se condensa poniéndose líquido.
En esta fase, el
agente frigorífico es líquido, se encuentra sometido a alta presión y a una
temperatura media.
El agente frigorífico líquido y comprimido sigue hasta llegar a un
estrechamiento, que esta constituido por una válvula estranguladora o por una
válvula de expansión. Se rocía hacia el interior del evaporador, produciéndose
una caída de presión. El agente frigorífico se distensa y evapora. El calor
necesario para la evaporación se extrae del aire fresco caliente que pasa por
las aletas, con lo que se enfría
El agente
frigorífico es gaseoso, tiene una baja presión y una baja temperatura.
El agente frigorífico, nuevamente gaseoso, sale del evaporador.
Vuelve a ser aspirado por el compresor. De esa forma queda cerrado el
ciclo.
El agente
frigorífico es nuevamente gaseoso, tiene una baja presión y una baja
temperatura.
