SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO DEL AUTOMOVIL”

“ SISTEMAS DE AIRE

ACONDICIONADO DEL AUTOMOVIL”

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CODIGO: SAC-M3-0118

Sesión No 1 Componentes del Sistema AC

“Evaporadores, condensadores,”

PARTICIPANTE:_______________________________________________________________ EMPRESA: ________________________________________________TELEFONO:_____________

Encargado del programa: Ing. José Francisco Castellanos Martínez Instructor MASTER CNT MEXICO – DELEGADO RST EL SALVADOR

OFICINAS: (503) 2508 3106

www.citec-automotriz.com [email protected]



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CODIGO: SAC-M3-0118

OBJETIVO: Al finalizar esta sesión los participantes serán capaces de:

a) Identificar las características de los componentes del sistema de aire acondicionado como

condensadores, y evaporadores.

b) Aplicar procesos de inspección visual y mantenimiento a los evaporadores y condensadores de

un sistema de AC.

INTRODUCCION:

El sistema de AIRE ACONDICIONADO, está integrado por una serie de elementos que en su conjunto

permiten que se desarrolle el ciclo de refrigeración y logre el objetivo del sistema, entre estos

componentes podemos identificar, los intercambiadores de calor como el condensador y evaporador,

A pesar que son componentes que no sufren un desgaste mecánico por movimientos debido a su

funcionamiento son partes que están expuestas a daños químicos y mecánicos externos, por lo que el

técnico reparador de sistemas de aire acondicionado debe estar claro de la estructura e importancia de

estas partes así como los cuidados y mantenimientos programados que debe desarrollarles.

En esta sesión de trabajo se estudian los principios estructurales y trasferencia térmica de los

componentes: Evaporador, Condensador

En cada una de ellas se analizan conceptos teóricos fundamentales y se complementan con

actividades demostrativas y prácticas guiadas que pretenden afinar las habilidades prácticas de la

unidad, o el logro básico de las competencias necesarias para la reparación del sistema de aire

acondicionado automotriz.

Es importante el desarrollo eficiente de cada una de las actividades de aprendizaje y buscar

fehacientemente la repetición de las mismas habilidades en el lugar de trabajo o taller, de manera

independiente, recuerde que la repetición de las habilidades lleva poco a poco al logro real de

competencias.

RECUERDE¡¡¡ Ud. es el único responsable de su formación y aprendizaje, los instructores y equipo

de CITEC, le brindaremos las condiciones y apoyo pertinente para que logre su objetivo.

SESION No 1 COMPONENTES DEL SISTEMA AC

“Evaporadores, condensadores.”



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Definición

El evaporador se encuentra localizado en el conjunto de distribución de trampillas, después del

impulsor y antes del radiador de calefacción. El evaporador del circuito frigorífico es un intercambiador

térmico que tiene por función enfriar y deshumidificar el aire que lo atraviesa Para ello absorbe calor

del aire, produciéndose dos fenómenos físicos:

- el aire se enfría y el vapor de agua presente en este aire se condensa en las aletas del evaporador

- el fluido se evapora y se recalienta.

Función

El evaporador desempeña la función de enfriar el aire puesto en movimiento por el impulsor (ventilador

centrífugo situado en el conjunto de distribución de trampillas) y enviado hacia el habitáculo del

vehículo.

En ciertas condiciones de utilización del circuito frigorífico, debe permitir deshumidificar ese flujo de

aire, con el fin de evitar el empañado de las superficies acristaladas del vehículo. Sin embargo, el nivel

de deshumidificación no es controlable ya que depende directamente de la temperatura a la se va a

enfriar dicho aire; la deshumidificación del aire no se produce a menos que su temperatura sea inferior

a la temperatura de rocío correspondiente al aire.

Funcionamiento

Balance energético del aire

El aire caliente y húmedo, puesto en movimiento por el impulsor, se enfría y generalmente se

deshumidifica en contacto con las aletas frías del intercambiador.

La potencia cedida por el aire o potencia frigorífica del circuito, Pfrigo, se puede descomponer en una

potencia de refrigeración y una potencia de condensación:

Observación. Es muy difícil estimar las prestaciones de un ciclo frigorífico conociendo únicamente las

temperaturas antes y después del evaporador. La humedad del aire aspirado tiene una gran

EVAPORADOR



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importancia ya que puede limitar de una manera importante la potencia frigorífica del evaporador:

cuanto más húmedo esté el aire aspirado, mayor será la condensación sobre las aletas, y menos se

enfriará el aire.

Balance energético del fluido

En el evaporador, el fluido absorbe calor del aire.

Al absorber el calor del aire, el fluido sufre las siguientes transformaciones: 1. El fluido, en estado difásico (líquido/gas) a la salida de la válvula de expansión, termina de

evaporarse a temperatura constante, que es la temperatura de evaporación a la presión de baja del circuito.

2. El fluido en estado vapor es recalentado.

El calor cedido por el aire al fluido se descompone en:

- por un lado, calor latente de cambio de estado (evaporación del fluido),

- por otro, calor sensible, cuando la temperatura del fluido varía (calentamiento del fluido),

El fluido penetra en estado difásico al evaporador, y sale de este en estado vapor.

Observación. Se desprecian en este caso las pérdidas de presión del circuito, y en particular las

pérdidas producidas en el evaporador y en las canalizaciones. Se considera por lo tanto que los

intercambios térmicos en el evaporador se producen a presión constante, a la presión de baja del

circuito

Características de los intercambios térmicos Los intercambios térmicos entre el aire y el fluido se realizan principalmente por:

a) conducción térmica, el calor se propaga por proximidad a través de los diferentes materiales, desde las zonas más calientes a las más frías del evaporador

b) convección térmica, entre el aire y la superficie externa del evaporador por un lado, y entre el

fluido y la superficie interna del evaporador por otro. El coeficiente de intercambio depende no solamente del tipo de evaporador, y en particular del tipo de haz de tubos (serpentín, tubos y aletas, de placas), sino también de las condiciones de funcionamiento del circuito. La sustitución de un evaporador por otro de menor eficacia representa una variación de la presión de baja del circuito, e implica unas menores prestaciones del circuito, así como un corte cíclico del compresor ocasionado por la sonda del evaporador, que mide una temperatura inferior en las aletas del evaporador. Diferentes tecnologías.

Existen tres tecnologías de evaporadores actualmente en el mercado de la climatización del automóvil.

El haz de tubos del evaporador puede ser de tipo:



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- serpentín,

- tubos / aletas,

- de placas.

Evaporadores de serpentín

Están compuestos de un solo tubo plano extruido que contiene múltiples canalizaciones internas con el

fin de hacer circular el fluido. El tubo plano tiene forma de serpentín, y entre sus meandros están

intercaladas las aletas en forma de acordeón. El conjunto es soldado por calor.

Esta tecnología es utilizada por algunos constructores japoneses.

Evaporadores de tubos y aletas

Están constituidos por tubos cilíndricos en forma de horquilla, insertados paralelamente entre unas

aletas, y expandidos mecánicamente para favorecer los intercambios térmicos entre los tubos y las

aletas. Los tubos se unen entre ellos en cada extremo mediante unos codos, de manera que se

subdivide el intercambiador en varias secciones paralelas, de longitud e intercambio térmico idénticos.

Cada sección está alimentada por un capilar por dónde entra el fluido proveniente de un venturi que

conecta dichos capilares con la válvula de expansión.

Esta tecnología es la más utilizada hasta la fecha por los constructores europeos

Evaporadores de placas

Están sustituyendo progresivamente los evaporadores de tubos y aletas ya que resultan más

económicos para grandes series.

El circuito está formado por placas colocadas unas sobre otras, en forma de cubetas. Entre dichos

tubos planos se intercalan las aletas en forma de acordeón. El conjunto se galvaniza en un horno, al

vacío o bajo una atmósfera neutra.

Esta tecnología es utilizada tradicionalmente por los constructores americanos.



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Recomendaciones

- No se debe sustituir un evaporador por un adaptable

- Se debe verificar que la superficie externa del evaporador esté exenta de suciedad y de corrosión

- Se debe verificar que la superficie externa del evaporador no se congele (sonda de evaporador

defectuosa)

Repaso de los fundamentos

Funcionamiento del ciclo frigorífico

Para que el fluido:

- ceda su calor al aire en el condensador,

- y absorba el calor del aire en el evaporador, es necesario que las temperaturas de condensación Tc y

de evaporación Tev del fluido cumplan las siguientes condiciones:

Tc > T ambiente

Tev. < T ambiente

Para el caso de funcionamiento con aire exterior (para el funcionamiento con aire recirculado, la

temperatura de evaporación se debe comparar con la de aire recirculado).

La temperatura del aire exterior influye directamente sobre Tc y Tev., y por consiguiente sobre las

presiones de alta y de baja del circuito



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Definición

El condensador está localizado en la parte delantera del vehículo, entre los electro ventiladores axiales

y el radiador de refrigeración motor. Tiene por función evacuar el calor absorbido por el fluido frigorífico

durante las fases de evaporación y compresión.

Es un intercambiador térmico donde:

- El fluido que circula por el conjunto de tubos se enfría y se condensa;

- El aire que atraviese el condensador se calienta.

Funcionamiento

En el condensador, el fluido cede al aire la energía que ha absorbido en el evaporador y en el

compresor.

Descripción del intercambio térmico

Balance energético del aire:

El condensador está sometido a la ventilación forzada del o de los electro ventiladores axiales, así

como a la ventilación inducida por el propio movimiento del vehículo.

El aire que atraviesa el condensador se calienta al entrar en contacto con el intercambiador, por

intercambio térmico con el fluido

Balance energético del fluido frigorífico

Al ceder calor al aire, el fluido sufre las transformaciones siguientes:

a) el fluido en estado vapor, descargado por el compresor, se enfría, siendo ésta la temperatura

correspondiente a la temperatura de condensación del circuito,

b) el fluido en estado vapor se condensa a temperatura constante Tc,

c) el fluido en estado líquido se sub enfría.

CONDENSADOR.



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El calor cedido por el fluido al aire se descompone en:

- Calor sensible por un lado, cuando la temperatura del fluido evoluciona (enfriamiento del fluido

gaseoso y sub enfriamiento del fluido líquido).

- Calor latente por otro lado, cuando el fluido cambia de estado (condensación del fluido).

El fluido penetra en estado gaseoso en el tubo de entrada del intercambiador, situado en la parte

superior, y llega en estado líquido a la parte inferior del condensador. Una circulación de este tipo

favorece el movimiento de este fluido.

Observación1. Se desprecian en este caso las posibles pérdidas de presión del circuito, y en particular

aquellas que se producen en el condensador así como en las canalizaciones. Se considera por lo tanto

que los intercambios térmicos en el condensador se producen a presión y temperatura constante, es

decir a la presión de alta del circuito y a la temperatura de condensación del circuito.

Observación2. No se tiene en cuenta en este caso la eventual presencia de aire u otros incondensables

en el circuito. En ese caso se debería tener en cuenta la presión parcial del fluido en el condensador, y

no la presión total. La presión de alta medida por un captador de presión será superior a la presión real

del fluido frigorífico.

Se define el sub enfriamiento SE como la diferencia entre la temperatura a la que se condensa el fluido

y la temperatura a la que sale el fluido del condensador.

Debe existir un valor de sub enfriamiento superior a 2ºC para proteger el sistema contra la aparición de

fluido gaseoso a la entrada de la válvula.

Naturaleza de los intercambios térmicos

Los intercambios térmicos entre el aire y el fluido frigorífico se producen principalmente por:

- conducción térmica, gracias a la cual el calor se propaga por proximidad a través de los materiales, de

las zonas más calientes a las más frías del condensador,

- convección térmica, entre el aire y la superficie externa del condensador por un lado, y entre el fluido y

la superficie interna del condensador por otro lado este coeficiente depende de la naturaleza del

conjunto de tubos del condensador (serpentín, tubos aletas, flujo paralelo), pero también de las

condiciones de utilización del circuito, fundamentalmente de la velocidad del vehículo de la que

dependen los caudales de aire y fluido.

La sustitución de un condensador por otro de menor eficacia, tiene una influencia directa sobre la alta

presión del circuito, y conlleva una disminución de las prestaciones del circuito, así como un corte

cíclico del compresor ordenado por el presostato debido a una excesiva presión de alta.

En el diagrama siguiente se puede observar cómo evoluciona el ciclo de funcionamiento del circuito

frigorífico después de un cambio de componente.

Se parte de la hipótesis de que los ciclos de funcionamiento difieren principalmente en la temperatura

de condensación, y que el recalentamiento y el sub enfriamiento varían muy poco. El resultado de esta

variación será:



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- una disminución del rendimiento volumétrico del compresor (debida al aumento de la relación de

compresión) y por lo tanto una disminución del caudal másico de fluido,

- una disminución del rendimiento efectivo del compresor (debido al aumento de la relación de

compresión),

Diferentes tecnologías.

Existen tres tecnologías de condensadores actualmente en el mercado de la climatización del

automóvil. El haz de tubos del condensador puede ser de tipo:

- serpentín,

- tubos / aletas,

- flujo paralelo.

Condensador de serpentín

Están compuestos de un tubo plano extruido cuya sección ovoide está dividida en 3 o 4 partes, con el

fin de crear el mismo número de canales paralelos. Este tubo forma un serpentín, entre cuyos

meandros se intercalan las aletas en acordeón. Los componentes son soldados por calor

Condensador tubo / aletas

Están constituidos de tubos cilíndricos en forma de horquilla, insertados paralelamente en un conjunto

de aletas, que son expandidos mecánicamente para asegurar un buen contacto térmico con éstas. Se

unen los tubos entre ellos en cada extremidad mediante codos. El conjunto forma uno o varios tubos

serpentín por donde circula el fluido frigorífico.

Condensador de flujo paralelo

Están constituidos de tubos planos extruidos, de la misma sección que la del tubo serpentín, y que

desembocan en sus dos extremidades en unos tubos colectores. Estos últimos se subdividen en varios



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tramos, por medio de separadores, de forma que se producen varias pasadas del fluido por el

intercambiador. Los tubos, más finos y numerosos que en el caso del serpentín, están separados por

unas aletas en acordeón. El conjunto se galvaniza en un horno

Recomendaciones

- No se debe sustituir un condensador por un adaptable

- Se debe verificar que la superficie externa del condensador esté exenta de suciedad y de corrosión

Repaso de los fundamentos

Funcionamiento del ciclo frigorífico

Para que el fluido:

- ceda su calor al aire en el condensador,

- y absorba el calor del aire en el evaporador, es necesario que las temperaturas de condensación Tc y

de evaporación Tev del fluido cumplan las siguientes condiciones:

Tc > T ambiente

Tev. < T ambiente

Para el caso de funcionamiento con aire exterior (para el funcionamiento con aire recirculado, la

temperatura de evaporación se debe comparar con la de aire recirculado).

La temperatura del aire exterior influye directamente sobre Tc y Tev., y por consiguiente sobre las

presiones de alta y de baja del circuito.

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