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10. CLIMATIZACIÓN DE HABITÁCULO

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10. CLIMATIZACIÓN DE HABITÁCULO

10.1  Nociones de Confort Térmico

10.2  Objetivos y Restricciones

10.3  Circuitos de calor y frío10.4  Sistema de Climatización: Descripción y Regulación

10.5  Circuito de Aire en el Habitáculo

10.6  Climatización en Vehículos Eléctricos

10.7  Metodología de Diseño y Análisis

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.2 

10. CLIMATIZACIÓN HABITÁCULO

10.1  Nociones de Confort Térmico

Confort: estado de completo bienestar físico, mental y social. El confort, depende de multitud defactores personales y parámetros físicos.

Confort térmico: representa el confort desde el punto de vista del ambiente higrotérmico exteriora la persona.

Con objeto de obtener un confort térmico adecuado en cualquier ambiente es necesario controlarprincipalmente dos variables: temperatura y humedad.

Temperatura

El adecuado control de la temperatura del medio ambiente que circunda el cuerpo humano eliminael esfuerzo fisiológico de acomodación, obteniéndose con ellos un mayor confort y la consiguientemejora del bienestar físico y de las condiciones de salubridad.

HumedadUna gran parte del calor que posee el cuerpo humano se disipa por evaporación a través de lapiel. Como quiera que la evaporación se favorece con la humedad relativa del aire baja y seretarda si ésta es alta, se deduce que la regulación de la humedad tenga una importancia tan vitalcomo la de la temperatura.

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.3 

Higrometría y confort térmico

La higrometría es la relación entre la cantidad de agua contenida en el aire y la cantidad máximaque podría contener (bajo las mismas condiciones de presión y temperatura).

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.4 

10.2  Objetivos y Restricciones

Objetivos

OBJETIVO PRINCIPAL: Acondicionar el habitáculo del vehículo de tal forma que se alcance en

su interior el confort térmico

PRIMER OBJETIVO. Transparencia y rapidez en la obtención del confort térmico.

SEGUNDO OBJETIVO. Transparencia y estabilidad del confort en régimen estable.

TERCER OBJETIVO. Automatización de las funciones de seguridad

CUARTO OBJETIVO. Optimizar y mejorar la ergonomía de utilización del sistema declimatización.

QUINTO OBJETIVO. Integración dentro del estilo del salpicadero.

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.5 

Restricciones

Las principales restricciones en el diseño de un sistema de climatización se engloban en lassiguientes categorías

Restricciones de compromiso

Molestia acústica: minimización del nivel de ruido del sistema

Molestia debida a las velocidades alcanzadas por el aire

  Se necesitan valores altos de velocidad de aire debido a los intercambiosconvectivos en el evaporador y en el radiador (3m/s)

Restricciones de disparidad

Disparidad de los individuos: el confort depende en gran parte de la persona

Disparidad de las situaciones

  Efecto de la estación: respecto de los contrastes

  Efecto de la hora: necesidades diferentes

  Efecto de la duración: trayectos cortos o largos

  Efecto transitorio: Estado inicial, conducción del asiento y volante

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.6 

Límites tecnológicos de los métodos de medida

Ausencia de captadores de empañado

Ausencia de captadores de gas

Restricciones del entorno

Arquitectura del vehículo

  Calidad de la circulación de aire

  Calidad del aislamiento de las paredes

Estilo

  Representatividad de la medida de temperatura interior: Definición de la posicióndel termopar interior con objeto de obtener una medida representativa de todo elhabitáculo

  Influencia directa sobre el salpicadero (Efecto COANDA): Se diseña buscando uncompromiso entre la estética y la funcionalidad.

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.7 

Restricciones de normativa

El sistema de calefacción esta sometido a la directiva 2001/56/CEE. La climatizacióninterior (confort) no ha de cumplir ninguna directiva.

El sistema de climatización del habitáculo no se encuentra sometido a reglamentos en loreferente al confort. Sin embargo, cada fabricante aplica algún método de análisis deconfort para evaluar la eficiencia de sus sistemas.

Los sistemas de desempañado y deshelado están sometidos a la directiva 78/317/CEE

Directiva 78/317/CEE

Requerimientos del sistema de deshelado

  Zona A: deshelada al 80% a los 20 min.

  Zona B: deshelada al 95% a los 40 min.

Requerimientos del sistema de desempañado

  Zona A: desempañada al 90% a los 10 min.

  Zona B: desempañada al 80% a los 10 min.

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.8 

Zona AZona B

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.9 

10.3  Circuitos de Calor y Frío

Circuito de Calefacción

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.10 

Circuito de Refrigeración

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.11 

Esquema de funcionamiento del circuito de refrigeración:

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.13 

Conductos del sistema de climatización de habitáculo:

Rejillas defrost laterales

Rejilla defrost parabrisas

Toberas defrost

 parabrisasDifusores climatización

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10.4  Sistema de climatización: Descripción y Regulación

Los sistemas de climatización son cada vez más complejos. Los elementos de captación de datosnecesarios para el funcionamiento de la centralita provienen de diferentes entornos del vehículo yson muchos los parámetros que deben ser controlados.

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.16 

El tablero de mandos

Los mandos del climatizador seencuentran normalmente en elsalpicadero, así como la pantallade presentación de la temperatura

de consigna, la velocidad deventilación y la distribución deaire.

La sonda de temperatura delhabitáculo suele estar colocadaen la parte delantera delsalpicadero, cerca dellimpiaparabrisas o bien sobre elpropio climatizador en el tablerode mandos.

La sonda de temperatura exterior suele estar colocada en la parte baja del retrovisor derecho,

aunque existen otras posibles ubicaciones.

Finalmente, la sonda del aire soplado por el impulsor está colocada en el interior del conjunto dedistribución de trampillas. Pueden existir varias, en los difusores frontales, en el conducto que vahacia los pies y en el conjunto que va hacia el parabrisas.

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El salpicadero

De igual forma que las paredes del habitáculo, el salpicadero y el conjunto de instrumentos tienenuna conductividad térmica y calor específico, y una temperatura inicial que influyen en el tiempoque tarda el sistema en alcanzar la estabilidad en la temperatura de consigna.

El diseño del salpicadero tiene una influencia fundamental en la arquitectura de los conductos, ypor lo tanto en la circulación del aire soplado

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.18 

El conjunto A/C

El conjunto A/C o conjunto de distribución de trampillas contiene gran cantidad decomponentes básicos para el correcto funcionamiento del sistema. El radiador de calefacción y elevaporador se encuentran alojados en el interior, y el aire proveniente del exterior intercambiacalor con estos dos dispositivos. El impulsor garantiza la correcta circulación hacia el interior del

caudal de aire.

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INGENIERÍA DE FLUIDOS Y EQUIPOS TÉRMICOS  9.19 

En la zona más fría del evaporador puede existir una sonda del evaporador, que manda unaseñal a la centralita para que corte el compresor en cado de formación de hielo.

Además, cada trampilla del conjunto de distribución está provista de un actuador que garantiza sumovimiento al recibir la señal correspondiente de la centralita.

El diseño del conjunto A/C no es fijo, está basado en la arquitectura del salpicadero y delhabitáculo, adecuándose su tamaño al espacio existente en la zona bajo capó.

La sonda de aire soplado se encuentra situada en el interior del conjunto A/C, pero tambie´nforma parte del entorno del habitáculo.

El propio aire soplado circula por el conjunto A/C, por el interior del salpicadero y desemboca en elhabitáculo.

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El motor térmico

El motor térmico arrastra mediante la correa del alternador, los componentes fundamentales parala climatización del vehículo, como son el compresor y la bomba del líquido refrigerante.

El módulo de inyección motor debe estar también conectado a la centralita, ya que en el caso deque se produzca una aceleración brusca, el compresor debe cortarse para no restar potencia al

motor.

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El circuito de calor

La bomba de líquido refrigerante asegurala circulación del líquido refrigerante por elmotor térmico, refrigerándolo. La

circulación del líquido se realiza a través delos manguitos hacia el radiador derefrigeración, donde se evacua el calorresidual.

La sonda de temperatura del líquidorefrigerante informa a la centralita declimatización de la temperatura del motor,por si ésta fuese elevada y fuera necesariocortar el compresor. El termocontacto acciona el Grupo Motoventilador (GMV) oelectroventilador en el cado de que ellíquido refrigerante se encuentre a unatemperatura elevada en el radiador.

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El circuito de frío

Se ve en la figura como el circuitode frío comprende elementos delcircuito de climatización yapresentes en el entorno del motor

térmico y en el circuito de calor.

El evaporador es el elementoproductor de frío, siendo la sondadel evaporador un elemento de

control ya descrito anteriormente.Los dos últimos elementos de esteentorno son el filtrodeshidratante, que tiene el papelde desecante y filtrante delcircuito, y las canalizaciones quetransportan el fluido frigorífico portodo el circuito.

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El sistema completo

El conjunto de distribución de trampillas enlaza la parte del sistema que se encuentra en elcompartimento motor con la parte que se encuentra en el habitáculo, lo que el usuario percibemás directamente. El evaporador y la sonda pertenecen al conjunto A/C y al circuito de frío,mientras que el radiador de calefacción pertenece al circuito de calor.

El impulsor es común al circuito de frío, al circuito de calor y al conjunto A/C.