Fundamentos de la Termodinámica y la Presión
1. Conceptos de Presión Atmosférica, Absoluta y Relativa
A continuación, se definen los tres conceptos fundamentales de presión:
- Presión Atmosférica: Se denomina así al peso ejercido por la columna de aire sobre la superficie terrestre.
- Presión Relativa (o Manométrica): Es la presión que se ejerce sobre un objeto, medida con respecto a la presión atmosférica.
- Presión Absoluta: Es la suma de la presión atmosférica más la presión relativa.
2. Cambios de Estado de la Materia
Los cuerpos pueden sufrir los siguientes cambios de estado en la naturaleza, generalmente mediante la aplicación o extracción de calor:
- Fusión (Sólido a Líquido): Aplicamos calor al sólido para fundirlo y convertirlo en líquido.
- Solidificación (Líquido a Sólido): Extracción de calor al líquido para que solidifique.
- Vaporización (Líquido a Vapor): Aplicamos calor al líquido para que pase a un estado gaseoso.
- Condensación (Vapor a Líquido): Emisión o extracción de calor del vapor.
El Ciclo de Refrigeración R-134a y Diagnóstico
3. Funcionamiento del Ciclo del Refrigerante e Interpretación en el Diagrama de Mollier
El ciclo de refrigeración, utilizando R-134a, se desarrolla en las siguientes etapas:
- Compresión: El R-134a es aspirado por el Compresor en estado de vapor, a baja presión y baja temperatura. El compresor comprime este vapor, aumentando bruscamente tanto su presión como su temperatura.
- Condensación: El R-134a, en estado de vapor a alta presión y alta temperatura, circula por el Condensador cediendo calor hacia el exterior. Durante esta transformación, que se efectúa a presión constante, el fluido pasa del estado de vapor al estado de líquido, saliendo del condensador en estado líquido.
- Expansión: En la Válvula de Expansión, el R-134a sufre una disminución brusca de presión y de temperatura, hasta convertirse en “vapor saturado” (una mezcla de líquido y vapor) a baja presión y baja temperatura.
- Evaporación: El R-134a, en su estado de “líquido pulverizado” a baja presión y baja temperatura, circula en el Evaporador absorbiendo calor del ambiente a tratar, lo que provoca que hierva y se convierta en vapor. Durante esta transformación, que se realiza a presión constante, el fluido pasa del estado de “líquido pulverizado” a vapor.
El R-134a, a baja temperatura y baja presión ya en estado de vapor, es aspirado nuevamente por el Compresor, iniciándose el ciclo.
4. Subenfriamiento y Recalentamiento: Indicadores de Diagnóstico
El subenfriamiento y el recalentamiento son valores primordiales para el diagnóstico de los circuitos de climatización:
- Subenfriamiento: Permite determinar si existe un defecto o exceso de refrigerante en el Condensador.
- Recalentamiento (o Sobrecalentamiento): Permite determinar el estado de la carga de refrigerante en el Evaporador.
Tecnología de Compresores y Lubricación
5. Funcionamiento de un Compresor de Pistones Axiales de Cilindrada Fija
El funcionamiento se basa en la conversión del movimiento rotatorio en movimiento axial alternado:
El plato de acoplamiento o mando es puesto en movimiento por el rotor de leva. Durante esta rotación, las bielas, acopladas a través de esferas al plato de acoplamiento, efectúan una traslación originada por la inclinación del rotor de leva. De esta manera, se logra un desplazamiento axial alternado de cada pistón. El engranaje de guía garantiza un correcto movimiento del plato de mando o de acoplamiento.
En la culata se encuentra una sola válvula de láminas, diseñada para llevar a cabo continuas fases de aspiración y salida de vapor en los pistones que corresponda. El sistema de apertura y cierre de dicha válvula es de tipo automático, basándose en la precarga de sus láminas.
6. Averías Interiores más Importantes en un Compresor de Pistones Axiales
- Pistas de Rodadura (Axiales): La falta de uso continuado origina este incidente. Debido a las vibraciones, un mismo rodillo incide continuamente sobre la misma superficie, lo que llega a ocasionar una mella en varios puntos de la pista de rodadura.
- Pistones Dañados: Causado por partículas ajenas al circuito o por el mal estado de las válvulas de la culata.
- Camisas Marcadas: Atribuible a la presencia de partículas, falta de lubricación, o un exceso de alta presión.
- Bielas Defectuosas: Causado por partículas ajenas al circuito. Ante este incidente, debe efectuarse una limpieza exhaustiva del circuito. También es posible que ocurra al arrancar el compresor con los pistones llenos de aceite.
- Bola Centradora Soldada: Causada por partículas sólidas ajenas al circuito o, en ocasiones, por falta de lubricación.
- Rótulas Deformadas: Generalmente por falta de lubricación.
- Segmentos: Este incidente puede estar producido por partículas ajenas al circuito o por falta de lubricación.
- Plato de Válvulas: Dañado por partículas y limaduras ajenas al circuito.
- Válvula de Regulación de Cilindrada: Afectada por humedad o partículas de metal en el circuito.
7. Tipos de Aceites para Compresores y Compatibilidad
Los aceites se clasifican según su base y su higroscopicidad (capacidad de absorber humedad):
- Aceite Base Mineral: Poco higroscópico.
- Aceite Éster (POE): Bastante higroscópico.
- Aceite PAG (Polialquilenglicol): Muy higroscópico.
- Aceite PAO (Polialfaolefina): No higroscópico.
El aceite PAO es perfectamente compatible con todos los lubricantes y refrigerantes, incluso para los compresores eléctricos.
Componentes del Circuito de Refrigeración
8. Tipos de Condensadores Utilizados en Circuitos de Aire Acondicionado
Los condensadores se clasifican según su diseño interno:
- Condensador Tubular (Tubos y Aletas Planas): Los tubos son de sección circular. Las aletas son de tipo plano para conseguir un mejor contacto con el aire exterior, facilitando una eficaz transferencia (cesión) de calor.
- Condensador a Serpentín: Construido por un único tubo de aluminio plano de forma rectangular, constituido por varios canales paralelos. Las aletas son normalmente de tipo triangular y están cerradas entre los tubos mediante un procedimiento especial de soldadura.
- Condensador de Flujo Paralelo: Construido totalmente de aluminio. El flujo del refrigerante se efectúa a través de un haz de tubos paralelos que desembocan en unos colectores únicos o dobles, conectando los dos haces de tubos (uno para la llegada del refrigerante y el otro para su envío al extremo opuesto).
9. Funciones y Colocación del Filtro Deshidratador y del Vaso de Expansión
H4. Filtro Deshidratador (o Decantador)
Se instala entre el Condensador y la Válvula de Expansión. Desarrolla dos funciones fundamentales:
- Depósito/Pulmón: Para contener el refrigerante que pueda circular en exceso durante las fases de carga variable de las diversas presiones que circulan por el circuito.
- Elemento de Filtrado: Retiene las impurezas sólidas y absorbe la humedad del refrigerante R-134a en estado líquido.
H4. Vaso de Expansión (o Acumulador de Líquido)
Está situado entre el Evaporador y el Compresor. Su función principal es actuar como protección del compresor al impedir que pase refrigerante en fase líquida, asegurando que solo vapor ingrese al compresor.
11. El Tubo de Expansión (Tubo Calibrado)
El tubo calibrado constituye el estrangulamiento que determina la caída de la presión y, en consecuencia, de la temperatura del refrigerante en la entrada del evaporador. El refrigerante sale del tubo de expansión como una mezcla de líquido y vapor a baja presión y baja temperatura.
12. Tipos de Evaporadores y Formas de Montaje
El evaporador tiene dos funciones cruciales: la capacidad refrigerante y la deshumidificación del aire.
H4. Tipos de Construcción
- Tubos y Aletas: Diseño tradicional.
- A Serpentín: Construcción parecida a la del condensador, pero con dimensiones y configuración distintas.
H4. Formas de Montaje sobre el Vehículo
- Monobloque Integral: El electroventilador y el evaporador están contenidos en una sola carcasa.
- Semi Integrado: El electroventilador se encuentra en una carcasa detrás de la carcasa del evaporador.
- Integrado: El evaporador y el calefactor están montados en serie dentro del sistema de ventilación del vehículo.
13. El Presostato Trinario (Trinari)
Es un presostato dotado de cuatro terminales eléctricos que cumple 3 funciones esenciales. Está conectado con el termostato, el embrague electromagnético y el relé que controla el ventilador eléctrico del condensador.
Las funciones del presostato de 3 funciones son:
- a) Presostato de Mínima: Desconexión del compresor si la presión cae entre 2 a 3 kg/cm².
- b) Presostato de Máxima: Desconexión del compresor si la presión excede los 25 a 27 kg/cm².
- c) Control del Funcionamiento del Ventilador Eléctrico del Condensador:
- Valor de conexión: Entre 14 a 17 kg/cm².
- Valor de desconexión: Entre 11 a 14 kg/cm².